一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，包括電滲析膜堆、電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器、進(jìn)水流速控制器和水樣中央處理器；電滲析膜堆包括可調(diào)壓電極板、電加熱隔板、溫度傳感器、超聲波換能器及變幅桿、離子交換膜；水樣中央處理器根據(jù)部分原水進(jìn)水取樣或部分產(chǎn)出淡水取樣的分析檢測(cè)結(jié)果，具體確定水樣中的離子類型、離子濃度大小、水樣電導(dǎo)率、水樣粘度后，則分別給原水進(jìn)水流速控制器發(fā)出調(diào)控指令，給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令，給超聲波調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令。本發(fā)明能夠減小電滲析裝置在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的濃差極化，減少離子在液體中的締合效應(yīng)，提高離子的遷移速率。本發(fā)明特別適于在冬季低溫環(huán)境使用。
【專利說(shuō)明】一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)全球面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一是水危機(jī)，特別是在高緯度地區(qū)冬季環(huán)境(接近零攝氏度，或低于零攝氏度)的電滲析水處理存在一定困難。我國(guó)的水資源總量雖然比較大，但分布不均，人均水資源少，許多城市經(jīng)常受到缺水、少水的嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)發(fā)新水源、治理水污染已經(jīng)成為人類社會(huì)關(guān)切的重要問(wèn)題。在工業(yè)領(lǐng)域中，大量的廢水，如含鹽的水溶液被生產(chǎn)出來(lái)。通常，這樣的廢水并不適合直接在家庭或工業(yè)中使用。鑒于可使用的水資源的有限性，從流體，如廢水、苦咸水、海水或其它含鹽溶液中回收合格的可使用的水就顯得尤為重要。
[0003]電滲析技術(shù)(eletrodialysis，簡(jiǎn)稱ED)是水處理領(lǐng)域中膜分離技術(shù)之一，是利用在直流電場(chǎng)作用下，陰陽(yáng)離子可以選擇性地通過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜，或水在雙極膜中解離為H+和0H_等原理，達(dá)到物質(zhì)提純、分離及酸堿再生目的的一種技術(shù)。因其不消耗藥品，無(wú)廢液產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域。電滲析技術(shù)最早主要用于鹽分含量高的天然水脫鹽和海水濃縮；電滲析技術(shù)對(duì)系統(tǒng)工作溫度有一定要求，并在運(yùn)行過(guò)程中易發(fā)生濃差極化而產(chǎn)生結(jié)垢；在電滲析處理工業(yè)污水運(yùn)行過(guò)程中，隨著電滲析裝置運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，還會(huì)粘附在電滲析膜表面形成活性生物污染；以上這些均會(huì)降低電滲析(ED)的脫鹽能力、增加流道阻力、增加膜電阻，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致ED膜發(fā)生不可修復(fù)的損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，能夠減小電滲析裝置在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的濃差極化，減少離子在液體中的締合效應(yīng)，提高離子的遷移速率，延緩電滲析過(guò)程中膜污染的形成，提高電滲析裝置的工作效率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，包括電滲析膜堆、電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器、水樣中央處理器；電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器分別與水樣中央處理器相連接；電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器也分別與電滲析膜堆相連接；進(jìn)入電滲析膜堆的部分原水或電滲析膜堆部分產(chǎn)出淡水傳輸給水樣中央處理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析；電滲析膜堆的工作參數(shù)受水樣中央處理器智能調(diào)控。
[0006]上述方案中，所述的電滲析膜堆包括:可調(diào)壓電極板、電加熱隔板、溫度傳感器；超聲波換能器及變幅桿、離子交換膜；所述的可調(diào)壓電極板為:主體支撐材料、電極材料、側(cè)面支撐網(wǎng)；所述主體支撐材料和側(cè)面支撐網(wǎng)材料為:聚乙烯、聚丙烯、碳化硅、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、四氟乙烯、全氟丙基乙烯醛醚共聚物；所述電極材料為碳納米管電極、石墨電極、鋁電極、鈦絲涂釕電極、不銹鋼電極，或電滲析設(shè)備通用的電極；所述溫度傳感器固定于電滲析膜堆電極板的旁邊；可調(diào)壓電極板的工作電壓大小受水樣中央處理器與電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器共同調(diào)控。
[0007]上述方案中，所述的可調(diào)溫電、調(diào)壓與超聲協(xié)同效應(yīng)的滲析膜堆包括電加熱隔板；單個(gè)電加熱隔板處于陰膜和陽(yáng)膜之間，構(gòu)成濃淡隔室，保證水流通暢、傳導(dǎo)電流并保持密閉型；隔板框和隔網(wǎng)配合或粘接在一起；隔板框起到支撐膜面和支撐隔網(wǎng)，防止隔世內(nèi)部液體外漏等作用；隔網(wǎng)起到電加熱、攪拌、促進(jìn)湍流、導(dǎo)流的作用；隔板框材料為聚乙烯、聚丙烯、碳化硅、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、四氟乙烯、全氟丙基乙烯醛醚共聚物材料；所述電加熱隔板包含單層加熱隔板和雙層電加熱隔板；所述單層電加熱隔板的隔網(wǎng)為單層，同時(shí)起到促進(jìn)湍流、攪拌、導(dǎo)流與加熱的雙重作用，隔網(wǎng)材料為絕緣保護(hù)膜包覆電加熱發(fā)熱絲；所述雙層電加熱隔板的隔網(wǎng)有兩層，一層隔網(wǎng)起到電加熱作用，另一層隔網(wǎng)起促進(jìn)湍流、攪拌、導(dǎo)流作用；單層或雙層隔網(wǎng)型式為:波形網(wǎng)、交織網(wǎng)、平織網(wǎng)、編織網(wǎng)；所述隔板框兩端分布有一定數(shù)量半橢圓形導(dǎo)流孔和橢圓形導(dǎo)流孔；連接于半橢圓形導(dǎo)液孔與隔網(wǎng)之間排列有分水流道；所述隔板框體四周有凸出的密封線組成，隔板框體厚度為
0.6mm?3.0mm ;所述隔板框兩端有可用于隔網(wǎng)電加熱的連接絕緣導(dǎo)線；并且多個(gè)隔板電加熱絕緣導(dǎo)線采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式與電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器相連接。
[0008]上述方案中，所述的電滲析膜堆包括:超聲波換能器及變幅桿；超聲波換能器及變幅桿與系統(tǒng)調(diào)溫、調(diào)壓裝置產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)；所屬超聲波換能器及變幅桿置于電極板的支撐材料的圓柱形孔洞內(nèi)，裝配在電極材料的外側(cè)；變幅桿形狀為:圓棒形、圓臺(tái)形、錐形、橢圓柱形、階梯形或鏈狀形。
[0009]上述方案中，所述的電滲析膜堆包括:離子交換膜；離子交換膜與系統(tǒng)電加熱隔板相結(jié)合，具有熱膜耦合效應(yīng)；即系統(tǒng)水溫每升高I攝氏度，膜通量上升2 — 3% ;所述離子交換膜包含陰離子交換膜如:含有季胺基團(tuán)的聚合材料膜、聚全氟乙丙稀陰離子交換膜、JAM-1I型均相陰離子交換膜；包含陽(yáng)離子交換膜，如:含有磺酸基團(tuán)或羧酸基團(tuán)的聚合物材料膜。聚三氟苯乙烯陽(yáng)離子交換膜、JCM II型均相陽(yáng)離子交換膜；包括雙極膜，如:Neosepta BP-1 ;離子交換膜包括市場(chǎng)銷售的通用陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜和雙極膜。
[0010]上述方案中，所述的電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器與電滲析膜堆的電加熱隔板相連接，并且根據(jù)水樣中央處理器對(duì)部分原水或者部分產(chǎn)出淡水的檢測(cè)分析結(jié)果，調(diào)控輸出對(duì)電滲析膜堆的可調(diào)壓電極板電場(chǎng)強(qiáng)度；調(diào)控輸出對(duì)可調(diào)控電滲析膜堆的電加熱隔板電流強(qiáng)度及輸出時(shí)間，以達(dá)到對(duì)電滲析膜堆的電極板電場(chǎng)強(qiáng)度與系統(tǒng)工作溫度的智能調(diào)控。
[0011]上述方案中，所述的超聲波調(diào)節(jié)器包括超聲波發(fā)生器、時(shí)間繼電器；超聲波發(fā)生器與時(shí)間繼電器相連接；超聲波發(fā)生器和時(shí)間繼電器與水樣中央處理器相連接；超聲波調(diào)節(jié)器與電滲析膜堆中裝配的超聲波換能器及變幅桿相連接；根據(jù)水樣中央處理器對(duì)部分原水或者部分產(chǎn)出淡水的檢測(cè)分析結(jié)果，水樣中央處理器調(diào)控時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)0.1秒?999分范圍內(nèi)的超聲波發(fā)生器工作輸出通斷控制，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段，不同時(shí)間比例(超聲比例為0-1)的在線超聲；實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同水樣開(kāi)啟不同超聲頻率，輸出不同超聲功率的超聲功能作用；因而達(dá)到與系統(tǒng)調(diào)溫、調(diào)壓裝置產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。
[0012]上述方案中，所述的水樣中央處理器分別與原水樣進(jìn)水流速控制器和原水取樣口相連接；與產(chǎn)出淡水取樣口相連接；與電滲析膜堆上裝配的溫度傳感器相連接；并且分別與電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器和超聲波調(diào)節(jié)器相連接；所述水樣中央處理器根據(jù)針對(duì)部分原水進(jìn)水取樣或部分產(chǎn)出淡水取樣分析檢測(cè)，確定水樣中離子類型、離子濃度大小、水樣電導(dǎo)率、水樣粘度，以及根據(jù)電滲析膜堆裝配的溫度傳感器傳輸?shù)南到y(tǒng)溫度大小信息等數(shù)據(jù)，水樣中央處理器分別給原水進(jìn)水流速控制器發(fā)出原水進(jìn)入流速調(diào)控指令；給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令，如:輸出給電滲析膜堆的電極板電場(chǎng)大小，輸出給電滲析膜堆的電加熱隔板電流大小，以達(dá)到調(diào)整電滲析膜堆電極板電場(chǎng)大小與系統(tǒng)工作溫度大小；水樣中央處理器為了達(dá)到系統(tǒng)同效應(yīng)，還給超聲波調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令，如:超聲波發(fā)生器給電滲析膜堆的輸出超聲波頻率大小，輸出超聲波功率大小，輸出超聲波時(shí)間間隔大小等；通過(guò)水樣中央處理器的智能檢測(cè)與控制，達(dá)到優(yōu)化電滲析水處理系統(tǒng)的工作參數(shù)，提高電滲析水處理的質(zhì)量與效率。
[0013]本發(fā)明提供的一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:
[0014]原水經(jīng)進(jìn)水流速控制器進(jìn)入電滲析膜堆，原水一小部分也進(jìn)入水樣中央處理器的原水樣分析入口 ；水樣中央處理器對(duì)原水樣的離子種類、離子濃度、水樣電導(dǎo)率、水樣粘度等進(jìn)行綜合分析后，分別通過(guò)水樣中央處理器的指令輸出端給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的指令輸入端發(fā)出調(diào)控電極板電壓工作參數(shù)信息；由電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的直流電場(chǎng)輸出端對(duì)電滲析膜堆的可調(diào)壓電極板陰極，電極板陽(yáng)極輸出直流電壓，并提供電滲析膜堆的電滲析電極工作電場(chǎng)。
[0015]水樣中央處理器對(duì)原水樣綜合分析后，通過(guò)指令輸出端給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的端發(fā)出調(diào)控工作電流參數(shù)信息；由電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的電流輸出端對(duì)電滲析膜堆的串聯(lián)/并連接的電加熱隔板組提供電加熱工作電流；單個(gè)單層電加熱隔板處于陰離子交換膜與陽(yáng)離子交換膜之間，具有熱膜耦合效應(yīng)；單層加熱隔板的隔網(wǎng)固定在隔板框中間；隔板框四周布有密封線，防止液體外漏；雙層電加熱隔板的隔網(wǎng)有兩層，一層起到促進(jìn)湍流、攪拌、導(dǎo)流作用，另一層電加熱；在隔板框兩端有橢圓形液體流孔和半橢圓形液體流孔；在隔板框的半橢圓形液體流孔與隔網(wǎng)之間有排列分水流道；單個(gè)電加熱隔板采用串聯(lián)/并聯(lián)方式連接形成電加熱隔板組，并與電場(chǎng)電流溫度調(diào)價(jià)器的輸出端連接；電加熱隔板組在電流作用下，電滲析膜堆的工作溫度升高；電滲析膜堆旁的溫度傳感器將電滲析膜堆的溫度大小信息反饋至水樣中央處理器的輸入端；水樣中央處理器根據(jù)電滲析膜堆的設(shè)計(jì)工作溫度，由水樣中央處理器的指令輸出端給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的端發(fā)出進(jìn)一步調(diào)控工作參數(shù)信息；電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器的電流輸出端改變并調(diào)整對(duì)電滲析膜堆的電加熱隔板組提供電加熱工作電流，達(dá)到調(diào)控電滲析膜堆的系統(tǒng)工作溫度。
[0016]水樣中央處理器對(duì)原水樣綜合分析后，通過(guò)端口向超聲波調(diào)節(jié)器的端口發(fā)出調(diào)控超聲工作信息參數(shù)；由超聲波調(diào)節(jié)器的輸出端向電滲析膜堆的陽(yáng)極板裝配的超聲波換能器及變幅桿發(fā)出工作參數(shù)信息；超聲波調(diào)節(jié)器的輸出端向電滲析膜堆的陰極板裝配的超聲波換能器及變幅桿發(fā)出工作參數(shù)信息；超聲波工作信息包括；時(shí)間繼電器(裝配在超聲波調(diào)節(jié)器中)可實(shí)現(xiàn)0.01秒?999分范圍通斷控制超聲波輸出間斷工作時(shí)間，超聲波輸出頻率，超聲波輸出功率。
[0017]電滲析膜堆的產(chǎn)出淡水的一小部分傳輸給水樣中央處理器的端口 ；經(jīng)水樣中央處理器對(duì)產(chǎn)出淡水的離子種類、離子濃度、水樣電導(dǎo)率、水樣粘度等綜合分析，并且對(duì)比產(chǎn)出淡水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，然后再由水樣中央處理器分別對(duì)電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器發(fā)出進(jìn)一步修改調(diào)整電滲析膜堆的工作參數(shù)，以確保達(dá)到產(chǎn)出淡水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。電滲析膜堆輸出合格的產(chǎn)出淡水；電滲析膜堆的產(chǎn)出濃水經(jīng)過(guò)回收或另行處理。
[0018]本發(fā)明的一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]a.本發(fā)明提供的電滲析水處理系統(tǒng)采用結(jié)合智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用，達(dá)到系統(tǒng)工作溫度、電極板工作電壓、超聲功能的協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化了傳統(tǒng)電滲析水處理裝置的工作環(huán)境，提高了電滲析水處理裝置的工作效率。
[0020]b.本發(fā)明提供的電滲析水處理系統(tǒng)，在電滲析膜堆采用了電加熱隔板，并結(jié)合溫度傳感器、電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器等智能調(diào)溫裝置，可根據(jù)水樣中央處理器對(duì)原水樣或產(chǎn)出淡水樣的綜合分析，智能調(diào)控供給電滲析膜堆電極板的不同大小電壓；智能調(diào)整供給電加熱隔板的不同大小電加熱電流，從而實(shí)現(xiàn)電滲析膜堆的電極板電場(chǎng)強(qiáng)度與系統(tǒng)工作溫度的調(diào)控；在不同電場(chǎng)強(qiáng)度下，離子遷移速度不同；在不同溫度條件下，電滲析膜堆的液體粘度不同，工作溫度增加，使液體的粘度下降，離子遷移速度增快，可有效減少電滲析膜堆中的離子締合現(xiàn)象，克服離子交換膜附近出現(xiàn)的濃差極化現(xiàn)象，從而提高電滲析膜堆的工作效率。
[0021]c.本發(fā)明提供的電滲析水處理系統(tǒng)，在電滲析膜堆采用超聲波功能并結(jié)合系統(tǒng)工作溫度與工作電壓的協(xié)同調(diào)控，針對(duì)電滲析液的流動(dòng)，能夠抑制、延緩離子交換膜的污染形成，并能夠?qū)崿F(xiàn)在線恒溫對(duì)離子交換膜污染的即時(shí)有效清洗；并能夠針對(duì)不同種類，不同離子濃度的液體，調(diào)控開(kāi)啟一定頻率、一定輸出功率、一定時(shí)間比例的超聲功能，優(yōu)化了電滲析膜堆的工作環(huán)境。
[0022]d.本發(fā)明提供的電滲析水處理系統(tǒng)，可根據(jù)不同種類、不同來(lái)源、不同離子濃度的液體，其電滲析膜堆工作參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)多樣化，水處理質(zhì)量監(jiān)控自動(dòng)化，水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化；由于系統(tǒng)采用了電加熱隔板與離子交換膜相結(jié)合，具有熱膜耦合效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，即系統(tǒng)水溫每升高I度，膜通量上升2— 3%;特別適用于高緯度地區(qū)冬季環(huán)境(接近零攝氏度，或低于零攝氏度)的電滲析水處理，可以克服環(huán)境溫度過(guò)低帶來(lái)的不利影響；其推廣應(yīng)用面廣泛，操作方便、電滲析水處理質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠。
[0023]e.本發(fā)明將可調(diào)溫加熱裝置、可調(diào)控電極電場(chǎng)裝置和可調(diào)控超聲波裝置同時(shí)引入傳統(tǒng)的電滲析水處理系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)這些功能的智能化組合、協(xié)同化效應(yīng)，對(duì)傳統(tǒng)電滲析器進(jìn)行較大的改進(jìn)，對(duì)電滲析器的隔板和電極板進(jìn)行了較大的改造；提出電加熱隔板并適當(dāng)增加隔板厚度，改造隔板及隔網(wǎng)的結(jié)構(gòu)；提出增加電極板的內(nèi)側(cè)支撐網(wǎng)和電極材料之間的距離，便于裝配超聲波換能器及變幅桿；系統(tǒng)的工作參數(shù)由水樣中央處理器智能調(diào)控。
[0024]因此本發(fā)明系統(tǒng)可用于海水脫鹽、濃鹽水淡水化、工業(yè)冷卻循環(huán)水脫鹽、排水再利用、含重金屬?gòu)U水的分離與資源化、均相催化金屬離子催化劑再生回用等。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0026]圖1是智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是電滲析膜堆的結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3是單層電加熱隔板的結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖4是單層電加熱隔板的結(jié)構(gòu)截面圖；
[0030]圖5是雙層電加熱隔板的結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6是雙層電加熱隔板的結(jié)構(gòu)截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本發(fā)明提供的一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)圖(見(jiàn)圖1);系統(tǒng)包括:電滲析膜堆12(見(jiàn)圖2)、電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13、超聲波調(diào)節(jié)器22、水樣中央處理器3。
[0035]電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的電壓輸出端口 14與電滲析膜堆12的可調(diào)壓電極板的陽(yáng)極17連接，電壓輸出端口 15與電滲析膜堆12的可調(diào)壓電極板的陰極16相連接；側(cè)面支撐網(wǎng)34分別將電極板陽(yáng)極、陰極固體在可調(diào)溫電滲析膜堆12的主體支撐材料33上；電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的電流輸出端18，19與電滲析膜堆12的電加熱單層隔板20組兩端相連接；單個(gè)電加熱單層隔板(見(jiàn)圖3、圖4)分別處于陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜之間，形成熱膜耦合效應(yīng)；電加熱單層隔板采用串/并相結(jié)合方式連接。電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的信息輸入端31、32分別與水樣中央處理器3的信息輸出端5.6相連接；電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的輸出方式、輸出強(qiáng)度、輸出時(shí)間受水樣中央處理器3的控制。
[0036]超聲波調(diào)節(jié)器22包括裝配有超聲波發(fā)生器、時(shí)間繼電器；超聲波調(diào)節(jié)器22的輸出端23、24與固定在陽(yáng)極板17的超聲波換能器及變幅桿30相連接；超聲波調(diào)節(jié)器22的輸出端25、26與固定在陰極板16的超聲波換能器29相連接；超聲波調(diào)節(jié)器22的信息輸入端27、28分別與水樣處理器3的信息輸出端9、10相連接；超聲波調(diào)節(jié)器22對(duì)電滲析膜堆12的超聲波輸出功率、超聲波輸出頻率、超聲波間斷輸出時(shí)間等均受水樣中央處理器3的控制。
[0037]水樣中央處理器3的溫度信息輸入端4與電滲析膜堆12旁的溫度傳感器21相連接；原水樣信息輸入端7與原水進(jìn)水流速調(diào)控器2下端相連接；水樣中央處理器3的信息輸出端8與原水樣進(jìn)水流調(diào)控器2相連接，達(dá)到調(diào)控進(jìn)入系統(tǒng)原水的流速及流量；水樣中央處理器3的信息輸入端11與電滲析膜堆12的淡水輸出端37相連接。
[0038]本實(shí)施例裝置參數(shù)為:膜對(duì)數(shù)N = 200，單個(gè)電加熱單層隔板尺寸800*1600mm，電加熱單層隔板厚度1.2_，超聲波調(diào)節(jié)器中的時(shí)間繼電器設(shè)置為全時(shí)斷開(kāi)模式，即暫時(shí)不開(kāi)啟超聲功能的電滲析器；采用聚全氟乙丙稀陰離子交換膜35和聚三氟苯乙烯陽(yáng)離子交換膜36 ;電加熱隔板20處于陰離子交換膜35與陽(yáng)離子交換膜36之間；單層加熱隔板20 (見(jiàn)圖3，圖4)的隔網(wǎng)39固定在隔板框42中間；隔板框42四周布有密封線45，防止液體外漏；隔網(wǎng)起到電加熱、攪拌、促進(jìn)湍流、導(dǎo)流的作用；隔板框采用聚氯乙烯材料；隔網(wǎng)材料為絕緣膜包覆電加熱發(fā)熱絲；隔網(wǎng)采用平織網(wǎng)型式；在隔板框42兩端有橢圓形液體導(dǎo)流孔43，半橢圓形液體導(dǎo)流孔44 ;半橢圓形液體導(dǎo)流孔44具有水道；在隔板框42兩端還有電加熱隔板連接導(dǎo)線頭18，19 ;可調(diào)溫電滲析膜堆12所有隔網(wǎng)采用并聯(lián)方式相連接；電滲析膜堆12的主體支撐材料和側(cè)面支撐網(wǎng)材料為聚氯乙烯；電極材料采用不銹鋼材料。
[0039]原水進(jìn)水流速控制器2調(diào)控進(jìn)入電滲析膜堆12的初始流速為100mm/S ;水樣中央處理器3的分析檢測(cè)，確定原水為含Cr2+廢水，廢水濃度為0.12mol/L ;水樣中央處理器3的指令輸出端5與給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的指令輸入端32發(fā)生調(diào)控工作參數(shù)信息；由電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的直流電場(chǎng)輸出端14，15對(duì)可調(diào)溫電滲析膜堆12的電極板陰極16，電極板陽(yáng)極17輸出直流電壓20V ;水樣中央處理器3的指令輸出端6給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的31端發(fā)出調(diào)控工作參數(shù)信息；由電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的電流輸出端18、19對(duì)可調(diào)溫電滲析膜堆12的電加熱單層隔板20提供電流密度20mA/cm2的工作電流，可調(diào)溫電滲析膜堆12的工作溫度升高；當(dāng)溫度達(dá)到高于設(shè)計(jì)工作溫度20°C時(shí)，電滲析膜堆12旁的溫度傳感器21將溫度信息反饋至水樣中央處理器3的4端；水樣中央處理器3的信息輸出端6給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13的指令輸入端31，下達(dá)暫停給電滲析膜堆12輸出加熱電流的指令；當(dāng)溫度達(dá)到低于設(shè)計(jì)工作溫度20°C時(shí)，水樣中央處理器3給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器13下達(dá)指令，再提供給電滲析膜堆12的輸出加熱電流，從而維持電滲析膜堆12穩(wěn)定處在工作設(shè)定溫度20°C左右。
[0040]電滲析膜堆12的產(chǎn)出淡水37的一小部分傳輸給水樣中央處理器3的11端口 ；經(jīng)水樣中央處理器3對(duì)產(chǎn)出淡水37的離子濃度分析，產(chǎn)出淡水中Cr3+低于0.018mol/L，脫鹽效率可達(dá)85%。
[0041]實(shí)施例2
[0042]使用如實(shí)施例1同樣的一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)；本實(shí)施例裝置參數(shù):電滲析膜堆采用的離子交換膜的型號(hào)與實(shí)施例1相同，膜對(duì)數(shù)N = 200 ；采用電加熱雙層隔板，其尺寸為800*1600mm，電加熱雙層隔板厚度2.0mm ;超聲波調(diào)節(jié)器中的時(shí)間繼電器設(shè)置為開(kāi)啟；系統(tǒng)的電滲析膜堆12同時(shí)開(kāi)啟電加熱隔板和超聲功能；單個(gè)電加熱雙層隔板20處于陰膜35和陽(yáng)膜36之間，形成熱膜耦合效應(yīng)；電加熱雙層隔板20 (見(jiàn)圖5、圖6)雙層隔網(wǎng)中，有一層40起到攪拌、促進(jìn)湍流、導(dǎo)流作用，另一層41為絕緣膜包覆電加熱發(fā)熱絲；隔網(wǎng)采用波形網(wǎng)型式；電滲析膜堆12所有隔網(wǎng)采用串聯(lián)/并聯(lián)組合方式連接；電滲析膜堆12的主體支撐材料為四氟乙烯；電極材料采用石墨電極材料；水樣中央處理器3的原水樣分析入口 7取到原水樣，經(jīng)水樣中央處理器3的分析檢測(cè)，確定原水樣為含Cr3+廢水，廢水濃度為0.2mol/L ;水樣中央處理器3設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)指令:原水進(jìn)入電滲析膜堆12的流速為120mm/s ;電滲析膜堆12的工作溫度為35°C，電加熱雙層隔板工作電流25mA/cm2,電滲析膜堆12的電極板工作電壓30V ;水樣中央處理器3輸出端9、10向超聲波調(diào)節(jié)器22的信息輸入端27、28發(fā)出工作參數(shù)指令；超聲波調(diào)節(jié)器22的輸出端23、24向電滲析膜堆12的陽(yáng)極板17裝配的超聲波換能器及變幅桿30發(fā)出工作指令；超聲波調(diào)節(jié)器22的輸出端25、26向電滲析膜堆12的陰極板16裝配的超聲波換能器及變幅桿29發(fā)出工作指令；超聲波工作模式為:40s為一個(gè)循環(huán)周期，超聲時(shí)間20s，無(wú)超聲時(shí)間為20s，直到電滲析操作結(jié)束；超聲波換能器頻率為40kHz，超聲輸出功率為40W ;電滲析膜堆12的產(chǎn)出淡水37的一小部分傳輸給水樣中央處理器3的11端口 ；經(jīng)水樣中央處理器3對(duì)產(chǎn)出淡水37的離子濃度分析，產(chǎn)出淡水中03+含量低于0.0111101/1，脫鹽效率可達(dá)95%。
[0043]實(shí)施例3
[0044]使用如實(shí)施例1同樣的一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理的電滲析水處理系統(tǒng)；本實(shí)施例裝置參數(shù)為:采用國(guó)產(chǎn)均相離子交換膜，膜對(duì)數(shù)N = 200 ;采用電加熱雙層隔板(見(jiàn)圖5、圖6)，其尺寸為800*1600mm，電加熱雙層隔板厚2.0mm ;超聲波調(diào)節(jié)器中的時(shí)間繼電器設(shè)置為開(kāi)啟；系統(tǒng)的電滲析膜堆12同時(shí)開(kāi)啟電加熱隔板和超聲功能；電滲析膜堆12的主體支撐材料為聚偏氟乙烯；電極材料采用鈦絲涂釕電極。水樣中央處理器3的原水樣分析入口 7取到原水樣，經(jīng)過(guò)水樣中央處理器3的分析檢測(cè)，確定原水為標(biāo)準(zhǔn)海水，其成分和含量為=NaCl 26.423克/升，MgS043.213克/升，MgCl22.348克/升，CaCl2L 232 克 / 升，KCl 0.716 克 / 升，NaHCO30.211 克 / 升，NaBr 0.081 克 / 升；溶液電導(dǎo)率為48000微西門子/厘米。水樣中央處理器3設(shè)置系統(tǒng)工作參數(shù)指令:原水進(jìn)入電滲析膜堆12的流速為130mm/s ;電滲析膜堆12的工作溫度為40°C，電加熱雙層隔板的工作電流為30mA/cm2 ;電滲析膜堆12的電極板工作電壓為40V ;水樣中央處理器3的輸出端9、10向超聲波調(diào)節(jié)器22發(fā)出工作指令；超聲波工作模式為:60s為一個(gè)循環(huán)周期，超聲時(shí)間30s，無(wú)超聲時(shí)間30s，直到電滲析操作結(jié)束；超聲波換能器的頻率為60kHZ，超聲輸出功率為60W，電滲析膜堆12的產(chǎn)出淡水37的一小部分傳輸給水樣中央處理器3的11端口 ；經(jīng)水樣中央處理器3對(duì)產(chǎn)出淡水37分析，產(chǎn)出水電導(dǎo)率下降到800微西門子/厘米時(shí)，達(dá)到國(guó)家引用水標(biāo)準(zhǔn) GB5749-2006。
[0045]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括電滲析膜堆、電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器、超聲波調(diào)節(jié)器、進(jìn)水流速控制器和水樣中央處理器；所述電滲析膜堆包括可調(diào)壓電極板、電加熱隔板、溫度傳感器、超聲波換能器及變幅桿、離子交換膜；所述可調(diào)壓電極板、電加熱隔板與所述電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器連接，所述溫度傳感器與所述水樣中央處理器連接，所述超聲波換能器及變幅桿與所述超聲波調(diào)節(jié)器連接；所述水樣中央處理器分別與原水樣進(jìn)水流速控制器和原水取樣口相連接，與產(chǎn)出淡水取樣口相連接，并且分別與電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器和超聲波調(diào)節(jié)器相連接； 所述水樣中央處理器根據(jù)部分原水進(jìn)水取樣或部分產(chǎn)出淡水取樣的分析檢測(cè)結(jié)果，具體確定水樣中的離子類型、離子濃度大小、水樣電導(dǎo)率、水樣粘度，根據(jù)溫度傳感器傳輸?shù)南到y(tǒng)溫度，水樣中央處理器分別給原水進(jìn)水流速控制器發(fā)出原水進(jìn)入流速調(diào)控指令，給電場(chǎng)電流溫度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令，給超聲波調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)控指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)壓電極板包括主體支撐材料、電極材料和側(cè)面支撐網(wǎng)，所述主體支撐材料和側(cè)面支撐網(wǎng)材料為聚乙烯、聚丙烯、碳化硅、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、四氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚共聚物或全氟正丙基乙烯基醚共聚物；所述電極材料為碳納米管電極、石墨電極、鋁電極、鈦絲涂釕電極或不銹鋼電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)所述電加熱隔板處于陰膜和陽(yáng)膜之間，構(gòu)成濃淡隔室，所述電加熱隔板包括隔板框和隔網(wǎng)，所述隔板框支撐膜面和支撐隔網(wǎng)；隔板框的材料為聚乙烯、聚丙烯、碳化硅、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、四氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚共聚物材料或全氟正丙基乙稀基釀共聚物材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱隔板為單層加熱隔板或雙層電加熱隔板；所述單層電加熱隔板的隔網(wǎng)為單層，同時(shí)起到促進(jìn)湍流、攪拌、導(dǎo)流與加熱的雙重作用，隔網(wǎng)材料為絕緣保護(hù)膜包覆電加熱發(fā)熱絲；所述雙層電加熱隔板的隔網(wǎng)有兩層，一層隔網(wǎng)起到電加熱作用，另一層隔網(wǎng)起促進(jìn)湍流、攪拌、導(dǎo)流作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述隔板框兩端分布有一定數(shù)量半橢圓形導(dǎo)流孔和橢圓形導(dǎo)流孔；連接于半橢圓形導(dǎo)液孔與隔網(wǎng)之間排列有分水流道；所述隔板框體四周設(shè)有凸出的密封線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波換能器及變幅桿置于電極板的主體支撐材料的孔洞內(nèi)，并裝配在電極材料的外側(cè)；變幅桿形狀為:圓棒形、圓臺(tái)形、錐形、橢圓柱形、階梯形或鏈狀形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電滲析膜堆包括陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜或雙極膜，所述陰離子交換膜為含有季胺基團(tuán)的聚合材料膜、聚全氟乙丙稀陰離子交換膜、JAM-1I型均相陰離子交換膜，所述陽(yáng)離子交換膜為含有磺酸基團(tuán)或羧酸基團(tuán)的聚合物材料膜、聚三氟苯乙烯陽(yáng)離子交換膜、JCM-1I型均相陽(yáng)離子交換膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能調(diào)溫、調(diào)壓與超聲作用的電滲析水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波調(diào)節(jié)器包括超聲波發(fā)生器、時(shí)間繼電器；超聲波發(fā)生器與時(shí)間繼電器相連接；超聲波發(fā)生器和時(shí)間繼電器與水樣中央處理器相連接；超聲波調(diào)節(jié)器與超聲波換能器及變幅桿相連接；根據(jù)水樣中央處理器對(duì)部分原水或者部分產(chǎn)出淡水的檢測(cè)分析結(jié)果，水樣中央處理器調(diào)控超聲波調(diào)節(jié)器的時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)生器工作輸出的通斷控制。
【文檔編號(hào)】C02F1/36GK104229955SQ201410478953
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】袁曦明, 袁一楠 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)