一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電滲析裝置，具體涉及到一種均相膜電滲析組器，本裝置依次包括夾緊鋼板，極液流道板，復(fù)合電極，膜堆，所述的膜堆由陰膜，彈性隔板、陽膜交替排列，構(gòu)成液流隔開的濃水室和淡水室的組合，在所述的膜堆中，部分陰膜由雙極膜取代，雙極膜與陰膜的比例為1：5-20，所述的雙極膜的陰膜面朝向陽極，雙極膜的陽膜面朝向陰極，該發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、具有防內(nèi)外漏、防漏電、可調(diào)pH值的均相膜膜組器。
【專利說明】一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)電滲析（eletrodialysis，簡稱ED)技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，它將陰、陽離子 交換膜交替排列于正負(fù)電極之間，并用特制的隔板將其隔開，組成除鹽（淡化）和濃縮兩個 系統(tǒng)，在直流電場作用下，以電位差為動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶 液中分離出來，從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純。
[0003] 電滲析技術(shù)的研究始于德國，1903年，Morse和Pierce把2根電極分別置于透析 袋內(nèi)部和外部溶液中，發(fā)現(xiàn)帶電雜質(zhì)能迅速地從凝膠中除去；1924年，Pauli采用化工設(shè)計 的原理，改進(jìn)了 Morse的實驗裝置，力圖減輕極化，增加傳質(zhì)速率。但直到1950年Juda首 次試制成功了具有高選擇性的離子交換膜后，電滲析技術(shù)才進(jìn)入了實用階段，其中經(jīng)歷了 三大革新：（1)具有選擇性離子交換膜的應(yīng)用；（2)設(shè)計出多隔室電滲析組件；(3)采用頻 繁倒極操作模式。
[0004] 現(xiàn)在離子交換膜各方面的性能及電滲析裝置結(jié)構(gòu)等不斷革新和改進(jìn)，電滲析技術(shù) 進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，其應(yīng)用前景也更加廣闊。
[0005] 電滲析器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜對不 同電荷的離子具有選擇透過性。陽膜只允許通過陽離子，阻止陰離子通過，陰膜只允許通過 陰離子，阻止陽離子通過。在外加直流電場的作用下，水中離子作定向遷移。由于電滲析器 是由多層隔室組成，故淡室中陰陽離子遷移到相鄰的濃室中去，從而使含鹽水淡化。在食品 及醫(yī)藥工業(yè)，電滲析可用于從有機(jī)溶液中去除電解質(zhì)離子，在乳清脫鹽、糖類脫鹽和氨基酸 精制中應(yīng)用得都比較成功。
[0006] 電滲析作為一種新興的膜法分離技術(shù)，在天然水淡化，海水濃縮制鹽，廢水處理等 方面起著重要的作用，已成為一種較為成熟的水處理方法。
[0007] 在電滲析過程中同時發(fā)生的幾種伴隨過程，以膜的傳質(zhì)特性參數(shù)定量描述各個過 程的強(qiáng)度。以水合離子形式遷移形成的電滲失水，不同膜相差不大。由濃差引起的電解質(zhì) 擴(kuò)散系數(shù)和水的滲透系數(shù)相差很大。這些伴隨過程降低了濃縮倍數(shù)和電流效率，且隨著操 作電流密度和膜兩側(cè)濃差的升高而加劇。與中、低濃度料液脫鹽相比，濃縮對膜的傳質(zhì)特性 參數(shù)要求更高，一般異相離子交換膜難以達(dá)到要求。
[0008] 在氨基酸脫鹽，為了調(diào)節(jié)等電點，需對物料進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，需另加酸堿到物料中。在 濃縮或淡化強(qiáng)酸弱堿鹽如氯化銨、硫酸銨，或弱酸強(qiáng)堿鹽如醋酸鈉、甲酸鈉等時也需進(jìn)行調(diào) 節(jié)PH值以便能順利進(jìn)行電滲析濃縮或淡化脫鹽。
[0009] 但普通電滲析組器的一個共同點就是都無調(diào)節(jié)pH值的功能，需另加酸堿進(jìn)行調(diào) 節(jié)pH值，導(dǎo)致物料中增加了其他物料，消耗酸堿。
[0010] 我們針對以上現(xiàn)狀，在前人研究的基礎(chǔ)上，針對電滲析膜組器的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了系列 研究與開發(fā)，經(jīng)過多方面試驗研究，開發(fā)出了具有防內(nèi)外漏、防漏電、可調(diào)PH值的均相膜膜 組器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、具有防內(nèi)外漏、防漏電、可 調(diào)PH值的均相膜膜組器。
[0012] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析 組器，本裝置依次包括：夾緊鋼板，極液流道板，復(fù)合電極，膜堆，所述的膜堆由陰膜，彈性隔 板、陽膜交替排列，構(gòu)成液流隔開的濃水室和淡水室的組合，其特征在于所述的膜堆中，部 分陰膜由雙極膜取代，雙極膜與陰膜的比為1:5-20,所述的雙極膜的陰膜面朝向陽極，雙極 膜的陽膜面朝向陰極。
[0013] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的復(fù)合電極的制造方法為：用1-3毫米厚的 純鈦或鈦合金基板進(jìn)行蕈酸處理，再用電噴濺處理后電鍍0. 5-2微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再 用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后而成。
[0014] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的彈性隔板為耐酸堿的彈性隔板，其加工方 法為選用直徑為0. 3-0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中10-50分鐘，再加熱 至IJ 120-170°C，加熱時間為30-120分鐘。把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長為 2_6mm，角度為30-60度。
[0015] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的離子交換膜以及均相陰陽膜的單張膜的尺 寸為 400*800mm 或 600*1200mm。
[0016] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果：
[0017] 1、由于在離子交換膜中加入一定比例的雙極膜，以及采用權(quán)利要求2所述的高性 能復(fù)合電極，解決了普通電滲析組器的無調(diào)節(jié)PH值的功能，需另加酸堿進(jìn)行調(diào)節(jié)pH值，導(dǎo) 致物料中增加了其他物料，消耗酸堿的問題。
[0018] 2、由于采用在所述的均相膜電滲析組器中采用耐酸堿的彈性隔板，解決了目前雙 極膜裝置料液室相互串漏、外漏、漏電的缺點。
[0019] 3、本發(fā)明中，單張膜尺寸為400*800mm或600*1200mm,單個膜堆的有效膜面積可 達(dá)50-300m 2。進(jìn)料流量可高達(dá)10-30t/h，pH值調(diào)節(jié)范圍為2-12、電流密度300-1000A/cm2、 膜表面流速3-15cm/s、進(jìn)料壓力為(λ 06-0. 12MPa、其電流效率75-95%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明的原理示意圖。
[0023] 標(biāo)號說明：1、夾緊鋼板；2、極液流道板；3、復(fù)合電極；4、膜堆；CM :陰極膜；AM :陽 極膜；BM :雙極膜。

【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而 本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0025] 實施例1 :
[0026] 如圖1或圖2所示，選用2毫米厚的純鈦基板進(jìn)行草酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍1微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極3。 采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑為 0. 4mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中30分鐘，再加熱到150°C，加熱時間為80分鐘。 把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長為3mm，角度為60度。在膜組器中加入1/10 的雙極膜來代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽極，也同時朝向需要PH調(diào)高的一側(cè)料液；雙極 膜陽膜面朝向陰極，也同時朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0027] 采用600*1200規(guī)格的膜，共300組，有效膜面積150平方，對等電點pH為8. 5的 一種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量15t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為8. 5、電流密度500A/cm2、膜 表面流速8cm/s、進(jìn)料壓力為0. 06MPa、其電流效率85%。氨基酸物料損失率小于2%。
[0028] 實施例2
[0029] 如圖1或圖2所示，選用1毫米厚的純鈦基板進(jìn)行蕈酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍2微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極3。 采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑為 0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中40分鐘，再加熱到160°C，加熱時間為90分鐘。 把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長為4mm，角度為45度。在膜組器中加入1/8的 雙極膜來代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽極，也同時朝向需要PH調(diào)高的一側(cè)料液；雙極膜 陽膜面朝向陰極，也同時朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0030] 采用600*1200規(guī)格的膜，共100組，有效膜面積50平方，對等電點pH為6. 5的一 種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量5t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為6. 5、電流密度500A/cm2、膜表面 流速7cm/s、進(jìn)料壓力為0. 07MPa、其電流效率83%。氨基酸物料損失率小于3%。
[0031] 實施例3
[0032] 如圖1或圖2所示，選用3毫米厚的純鈦基板進(jìn)行萆酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍1. 5微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極 3。采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑 為0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙乳液中60分鐘，再加熱到160°C，加熱時間為90分 鐘。把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長為4mm，角度為60度。在膜組器中加入 1/20的雙極膜來代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽極，也同時朝向需要pH調(diào)高的一側(cè)料液； 雙極膜陽膜面朝向陰極，也同時朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0033] 采用600*1200規(guī)格的膜，共200組，有效膜面積100平方，對等電點pH為7. 5的 一種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量l〇t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為7. 5、電流密度300A/cm2、膜 表面流速8cm/s、進(jìn)料壓力為0. 07MPa、其電流效率85%。氨基酸物料損失率小于3%。 [0034] 此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名 稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包 括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施 例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本 權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器，本裝置依次包括：夾緊鋼板（1)，極液流道板 (2)，復(fù)合電極（3)，膜堆（4)，所述的膜堆（4)由陰膜，彈性隔板、陽膜交替排列，構(gòu)成液流隔 開的濃水室和淡水室的組合，其特征在于所述的膜堆（4)中，部分陰膜由雙極膜取代，雙極 膜與陰膜的比例為1:5-20,所述的雙極膜的陰膜面朝向陽極，雙極膜的陽膜面朝向陰極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的復(fù)合電極（3)的制造 方法為：用1-3毫米厚的純鈦或鈦合金基板進(jìn)行草酸處理，再用電噴濺處理后電鍍0. 5-2微 米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的彈性隔板（5)為耐酸 堿的彈性隔板，其板心網(wǎng)格為四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，加工方法為選用直徑為〇. 3-0. 5mm增強(qiáng)PVC 絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中10-50分鐘，再加熱到120-170°C，加熱時間為30-120分鐘，把 制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長為2-6mm，角度為30-60度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的膜堆（4)中單張膜的 尺寸為 400*800mm 或 600*1200mm。
【文檔編號】C02F1/469GK104445534SQ201410735852
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】金可勇, 胡鑒耿, 金水玉, 高從堦 申請人:杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司