四電極電容脫鹽裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設(shè)置的平板結(jié)構(gòu)的陰極（1）和陽極（2），在陰極（1）和陽極（2）之間的腔體內(nèi)設(shè)置有傾斜設(shè)置的兩塊多孔電極板（3），兩塊多孔電極板（3）之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)（6）且多孔電極板（3）與其相鄰的陰極（1）或陽極（2）之間的區(qū)域分別構(gòu)成高鹽出水區(qū)（7）；兩塊多孔電極板（3）的設(shè)置能夠阻隔湍流對經(jīng)陰極（1）和陽極（2）之間施加的電場影響而產(chǎn)生的陰陽離子分離現(xiàn)象的破壞，且使得因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致的錯(cuò)位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板（3）而進(jìn)入低鹽出水區(qū)（6）流出。本發(fā)明使得高鹽水在平板電容器內(nèi)發(fā)生陰陽離子分離且分離效果不受湍流擾動，效率高、易用性強(qiáng)且易維護(hù)。
【專利說明】
四電極電容脫鹽裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及脫鹽技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種對高鹽廢水的處理效率高且因?yàn)闊o膜而易維護(hù)的四電極電容脫鹽裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，電滲析方法是高鹽水脫鹽的主要方法之一，通常是使用多對陰陽離子交換膜交替并列放置，形成多個(gè)艙室，同時(shí)在兩端施加電壓，讓高鹽濃度廢水垂直于電場方向同時(shí)在多個(gè)艙室里流過，因?yàn)殡妶鲎饔?，陰陽離子分別向相反方向移動，陽離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入鄰近艙室后被艙室另一側(cè)的陰離子交換膜阻擋，而陰離子反方向穿過陰離子交換膜進(jìn)入另一側(cè)鄰近艙室后被在下一層陽離子交換膜阻擋，從而產(chǎn)生相鄰艙室分別為更高鹽度廢水和低鹽度處理水的處理效果。目前該技術(shù)已經(jīng)比較完善并產(chǎn)業(yè)化。然而由于高分子膜的天然屬性，其在被水浸泡后會產(chǎn)生膨脹，脫水后又會收縮，且一經(jīng)浸水后就必須時(shí)常保持濕潤，否則膜極易報(bào)廢。同時(shí)因?yàn)橐惶籽b置中有很多組膜，且需要把整套裝置拆開才能對膜進(jìn)行更換。這極大增加了維護(hù)難度和成本。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種對高鹽廢水的處理效率高且因?yàn)闊o膜而易維護(hù)的四電極電容脫鹽裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設(shè)置的陰極和陽極，其特征在于:所述的陰極和陽極為平板結(jié)構(gòu)且平行排列置于空腔兩側(cè)，在陰極和陽極之間的腔體內(nèi)還設(shè)置有傾斜設(shè)置的兩塊多孔電極板，兩塊多孔電極板之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)且多孔電極板與其相鄰的陰極或陽極之間的區(qū)域分別構(gòu)成高鹽出水區(qū)；兩塊多孔電極板的設(shè)置能夠阻隔湍流對經(jīng)陰極和陽極之間施加的電場影響而產(chǎn)生的陰陽離子分離現(xiàn)象的破壞，且使得因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致的錯(cuò)位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板而進(jìn)入低鹽出水區(qū)流出。
[0005]所述的多孔電極板包括相對傾斜設(shè)置的多孔陽極板和多孔陰極板，其中多孔陽極板相對陰極設(shè)置且多孔陰極板相對陽極設(shè)置;多孔陽極板和多孔陰極板之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)，多孔陽極板和陰極之間的區(qū)域構(gòu)成高鹽出水區(qū)且多孔陰極板和陽極之間的區(qū)域亦構(gòu)成高鹽出水區(qū)。
[0006]所述的多孔陽極板和多孔陰極板在陰極和陽極之間構(gòu)成一個(gè)梯形結(jié)構(gòu)，其中多孔陽極板和多孔陰極板的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時(shí)多孔陽極板和多孔陰極板的開放端在出水口處且兩者之間的間距大。
[0007]兩側(cè)的高鹽出水區(qū)和中間的低鹽出水區(qū)的區(qū)域比例通過調(diào)整多孔陽極板和多孔陰極板的傾斜角度進(jìn)行設(shè)置;所述高鹽出水區(qū)、低鹽出水區(qū)和高鹽出水區(qū)三者之間的區(qū)域比例為1:2-4:1。
[0008]所述陰極和陽極構(gòu)成的電容器的長高比為5-10。
[0009]所述多孔電極板構(gòu)成的封閉端與陰極和陽極的進(jìn)水端之間的距離與陰極或陽極的長度的比例為0.1-0.3。
[0010]所述的陽極、兩塊多孔電極板、陰極中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且高鹽出水區(qū)側(cè)的電場強(qiáng)度大于低鹽出水區(qū)側(cè)的電場強(qiáng)度。
[0011]所述的陽極上的電位、兩塊多孔電極板上的電位和陰極上的電位由高到低排列。
[0012]所述多孔電極板的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提高性能。
[0013]所述的陽極、兩塊多孔電極板、陰極皆采用惰性材質(zhì)制成。
[0014]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明的四電極電容脫鹽裝置通過梯形狀多孔隔離結(jié)構(gòu)的設(shè)置，避免了陰陽離子分別被平行陽陰極吸引而在兩端富集后由于廢水流量大、流速快而導(dǎo)致的極易形成湍流擾動打破陰陽離子分別富集的狀態(tài)，能夠有效限制湍流的產(chǎn)生，同時(shí)通過在多孔電極板上施加合適的電位，能夠進(jìn)一步提高分離效果，通過調(diào)節(jié)高低鹽水出水區(qū)的流量比例，可以最優(yōu)化脫鹽條件，達(dá)到最佳脫鹽效果。
[0015]本發(fā)明通過取消離子交換膜，避免了膜方法的造價(jià)高、易損壞、難維護(hù)的缺點(diǎn)；通過添加多孔電極板的方式有效避免了湍流造成的離子分離被破壞的情況;通過四電極的配置進(jìn)一步提高了分離效果;裝置無移動組件、結(jié)構(gòu)簡單易于清潔保養(yǎng)，故該脫鹽裝置的效率、易用性、易維護(hù)性都得到了顯著的提高，有效改善了電容類脫鹽技術(shù)的應(yīng)用前景，適宜推廣使用。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的四電極電容脫鹽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:I一陰極;2—陽極;3—多孔電極板;4一多孔陽極板;5—多孔陰極板;6—低鹽出水區(qū)；7—高鹽出水區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1所示:一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設(shè)置的陰極I和陽極2，陰極I和陽極2為平板結(jié)構(gòu)且平行排列置于空腔兩側(cè)，陰極I和陽極2構(gòu)成的電容器的長高比為5-10，在陰極I和陽極2之間的腔體內(nèi)還設(shè)置有適當(dāng)傾斜角度的兩塊多孔電極板3，陽極2、兩塊多孔電極板3、陰極I皆采用惰性材質(zhì)制成，陽極2、兩塊多孔電極板3、陰極I中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且陽極2上的電位、兩塊多孔電極板3上的電位和陰極I上的電位由高到低排列，另外多孔電極板3構(gòu)成的封閉端與陰極I和陽極2的進(jìn)水端之間的距離與陰極I或陽極2的長度的比例為0.1 -0.3。兩塊多孔電極板3之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)6且多孔電極板3與其相鄰的陰極I或陽極2之間的區(qū)域分別構(gòu)成高鹽出水區(qū)7，高鹽出水區(qū)7、低鹽出水區(qū)6和高鹽出水區(qū)7三者之間的區(qū)域比例為1:2-4:1且多孔電極板3的傾斜角度根據(jù)高低鹽區(qū)比例和電容長高比進(jìn)行設(shè)置，另外高鹽出水區(qū)7側(cè)的電場強(qiáng)度大于低鹽出水區(qū)6側(cè)的電場強(qiáng)度;兩塊多孔電極板3的設(shè)置能夠阻隔湍流對經(jīng)陰極I和陽極2之間施加的電場影響而產(chǎn)生的陰陽離子分離現(xiàn)象的破壞，且使得因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致的錯(cuò)位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板3而進(jìn)入低鹽出水區(qū)6流出。
[0020]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多孔電極板3包括相對傾斜設(shè)置的多孔陽極板4和多孔陰極板5,其中多孔陽極板4相對陰極1設(shè)置且多孔陰極板5相對陽極2設(shè)置;多孔陽極板4和多孔陰極板5之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)6,多孔陽極板4和陰極1之間的區(qū)域構(gòu)成高鹽出水區(qū)7 且多孔陰極板5和陽極2之間的區(qū)域亦構(gòu)成高鹽出水區(qū)7。多孔陽極板4和多孔陰極板5在陰極1和陽極2之間構(gòu)成一個(gè)梯形結(jié)構(gòu)，其中多孔陽極板4和多孔陰極板5的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時(shí)多孔陽極板4和多孔陰極板5的開放端在出水口處且兩者之間的間距大；兩側(cè)的高鹽出水區(qū)7和中間的低鹽出水區(qū)6的區(qū)域比例通過調(diào)整多孔陽極板4和多孔陰極板5的傾斜角度進(jìn)行設(shè)置。另外多孔電極板3的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提尚性能。
[0021]本發(fā)明的四電極電容脫鹽裝置在使用時(shí)，兩塊多孔電極板3梯形配置且閉口小端指向進(jìn)水方向、開口大端指向出水方向，多孔電極板3的兩側(cè)分別和陰極1或陽極2有一定間距進(jìn)而構(gòu)成三個(gè)可調(diào)流量出水區(qū)。在工作時(shí)，陰極1和陽極2之間施加的恒壓電場的電壓為 0.5伏特?10伏特，高鹽水進(jìn)入該裝置后，陰陽離子在電場作用下分離，但是湍流和擴(kuò)散作用會一定程度抵消這個(gè)分離效果，當(dāng)部分分離的水樣達(dá)到梯形頂部時(shí)，陰離子富集的部分和陽離子富集的部分被逐漸阻隔，因?yàn)槎嗫纂姌O板3的限流作用，導(dǎo)致湍流只會在腔體內(nèi)， 因而不會顯著影響正確的分離效果，而因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致的錯(cuò)位的陰陽離子則會在電場的作用下分別穿過對應(yīng)的多孔電極板3(多孔陽極板4或多孔陰極板5)到達(dá)對應(yīng)的中間的低鹽出水區(qū)6;同時(shí)陰離子富集的部分和陽離子富集的部分經(jīng)各自位置處的高鹽出水區(qū)7排出。在上述結(jié)構(gòu)中，為進(jìn)一步提高處理效率并根據(jù)實(shí)際使用的條件、要求來決定多孔電極板3的孔徑尺寸(在幾十微米到幾毫米之間)，必要時(shí)還可以將多孔電極板3浸潤在陰陽離子膜的高聚物原料中再引發(fā)聚合反應(yīng)，在多孔腔中形成離子交換顆粒，提高分離效果。
[0022]本發(fā)明的四電極電容脫鹽裝置使用時(shí)，高鹽待處理水經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入該電容脫鹽裝置，在電場下發(fā)生陰陽離子分離，經(jīng)多孔電極板3增強(qiáng)分離效果，高鹽廢水和低鹽處理水分別由高鹽出水區(qū)7和低鹽出水區(qū)6排出。該四電極電容脫鹽裝置通過梯形狀多孔隔離結(jié)構(gòu)的設(shè)置，避免了陰陽離子分別被平行陽陰極吸引而在兩端富集后由于廢水流量大、流速快而導(dǎo)致的極易形成湍流擾動打破陰陽離子分別富集的狀態(tài)，能夠有效限制湍流的產(chǎn)生，同時(shí)通過在多孔電極板3上施加合適的電位，能夠進(jìn)一步提高分離效果，通過調(diào)節(jié)高低鹽水出水區(qū)的流量比例，可以最優(yōu)化脫鹽條件，達(dá)到最佳脫鹽效果。
[0023]本發(fā)明的四電極電容脫鹽裝置通過帶多孔電極板的電容設(shè)計(jì)取代多對陰陽離子交換膜的平行排列的滲析池，通過取消離子交換膜，避免了膜方法的造價(jià)高、易損壞、難維護(hù)的缺點(diǎn)以及膜電滲析池的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易維護(hù)、維修困難的問題，也避免了多孔電極電容式脫鹽裝置的需要定期逆轉(zhuǎn)電場方向洗脫電極造成的脫鹽不連續(xù)性和效率低下的問題，而且因?yàn)槎鄬﹄姌O的存在，相比較單對電極，能夠顯著提高效率;通過添加多孔電極板3的方式有效避免了湍流造成的離子分離被破壞的情況，四電極的配置進(jìn)一步提高了分離效果， 裝置無移動組件、結(jié)構(gòu)簡單易于清潔保養(yǎng)，故該四電極電容脫鹽裝置的效率、易用性、易維護(hù)性都得到了顯著的提高，有效改善了電容類脫鹽技術(shù)的應(yīng)用前景，適宜推廣使用。[〇〇24]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設(shè)置的陰極(I)和陽極(2)，其特征在于:所述的陰極(I)和陽極(2)為平板結(jié)構(gòu)且平行排列置于空腔兩側(cè)，在陰極(I)和陽極(2)之間的腔體內(nèi)還設(shè)置有傾斜設(shè)置的兩塊多孔電極板(3)，兩塊多孔電極板(3)之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)(6)且多孔電極板(3)與其相鄰的陰極(I)或陽極(2)之間的區(qū)域分別構(gòu)成高鹽出水區(qū)(7);兩塊多孔電極板(3)的設(shè)置能夠阻隔湍流對經(jīng)陰極(I)和陽極(2)之間施加的電場影響而產(chǎn)生的陰陽離子分離現(xiàn)象的破壞，且使得因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致的錯(cuò)位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板(3)而進(jìn)入低鹽出水區(qū)(6)流出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的多孔電極板(3)包括相對傾斜設(shè)置的多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)，其中多孔陽極板(4)相對陰極(I)設(shè)置且多孔陰極板(5)相對陽極(2)設(shè)置;多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)之間的區(qū)域構(gòu)成低鹽出水區(qū)(6)，多孔陽極板(4)和陰極(I)之間的區(qū)域構(gòu)成高鹽出水區(qū)(7)且多孔陰極板(5)和陽極(2)之間的區(qū)域亦構(gòu)成高鹽出水區(qū)(7)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)在陰極(I)和陽極(2)之間構(gòu)成一個(gè)梯形結(jié)構(gòu)，其中多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時(shí)多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的開放端在出水口處且兩者之間的間距大。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:兩側(cè)的高鹽出水區(qū)(7)和中間的低鹽出水區(qū)(6)的區(qū)域比例通過調(diào)整多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的傾斜角度進(jìn)行設(shè)置;且高鹽出水區(qū)(7)、低鹽出水區(qū)(6)和高鹽出水區(qū)(7)三者之間的區(qū)域比例為1:2_4: I ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述陰極(I)和陽極(2)構(gòu)成的電容器的長高比為5-10。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述多孔電極板(3)構(gòu)成的封閉端與陰極(I)和陽極(2)的進(jìn)水端之間的距離與陰極(I)或陽極(2)的長度的比例為0.1-0.3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)、兩塊多孔電極板(3)、陰極(I)中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且高鹽出水區(qū)(7)側(cè)的電場強(qiáng)度大于低鹽出水區(qū)(6)側(cè)的電場強(qiáng)度。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)上的電位、兩塊多孔電極板(3)上的電位和陰極(I)上的電位由高到低排列。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述多孔電極板(3)的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提高性能。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)、兩塊多孔電極板(3)、陰極(I)皆采用惰性材質(zhì)制成。
【文檔編號】C02F1/469GK106006868SQ201610476092
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】童文駿, 戴維·陳, 黃曉華
【申請人】南京師范大學(xué)