CN101244345B - 水基溶液离子分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能环保水基溶液离子分离装置，设有至少一个电吸附单元，电吸附单元由至少一个电极板和电容模块串连组及两个电控阀门组成，在两块电极板中间设有溶液通道，通道两端分别与进口管和出口管连通，出口管通过两个电控阀门分别与浓液管和淡液管连通；所述电极板和电容模块串连组是由两个电容模块分别串连在两个电极板两侧组成，当电极板和电容模块串连组为两个以上时，它们之间相互并连或串连；当电吸附单元为两个以上时，它们之间相互串连或并连，PLC控制器与电控阀门出源开关进行控制连接。本发明适用于海水淡化、饮水净化及各种水基液体的水与离子分离作业。结构新颖，制作和运行成本低，操作简便，效果明显优于其他装置。

Description

水基溶液离子分离装置

技术领域

本发明属于水基溶液中离子分离技术领域，特别涉及一种利用电吸附方法进行离子分离的装置。

背景技术

目前，水基溶液的离子分离和浓缩主要有反渗透法、蒸馏法和电渗析法等工艺，当溶液浓度高时，系统渗透压大，用反渗透方法处理时就需更大的操作压力，即使使用能量回收装置耗电量也很大；蒸馏法中多级闪蒸、多效蒸馏则需蒸汽为动力源，为了得到较高回收率和浓缩比，必须要有多的闪蒸级数和效数，有些电解质对设备的腐蚀性很大，选材要求高，直接增加成本；电渗析方法极板间有氧化还原电流产生，耗电量大，并且，浓缩倍数不能过高。

美国专利5192432、5336274和中国专利CN1328182C等提到电吸附除盐技术，他们主要关注电极板本身的物理特性，只有当电极板具有较高的比表面时，即在通电和电解液存在情况下，电极表现出较大的吸附电容，从而达到吸附大量离子目的。但是，这些工艺对电极性能要求极高，否则吸附能力低，应用范围小。因此，需要对技术提出结构和性能的改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种水基溶液离子分离装置。该装置结构进行了改进，制作和运行成本低，效果明显提高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

水基溶液离子分离装置，设有电源、电极板，其特征在于：设有至少一个电吸附单元，该电吸附单元由至少一个电极板和电解极性电容模块串连组及两个电控阀门组成，所述电极板和电解极性电容模块串连组是由两个电解极性电容模块分别串连在两个电极板两侧组成，电解极性电容模块和电极板两端接直流电源，在两块电极板中间设有溶液通道(3)，该通道的两端分别与进口管和出口管连通，所述出口管通过两个电控阀门分别与浓液管和淡液管连通；当电极板和电解极性电容模块串连组为两个以上时，它们之间相互并连或串连在电路里，其溶液通道首尾相接；当电吸附单元为两个以上时，它们之间相互串连或并连在电路里，PLC控制器与电控阀门和电源开关进行控制连接。

本发明进一步完善和实施的补充方案是：

所述电解极性电容模块是一个电容元件或由多个电容元件并联构成。

所述电极板可以是碳溶胶电极或白金、石墨惰性材料电极板。

溶液通道前进口管与预处理单元的出口管连接。

本发明的原理是：当直流电压施加在设有电解极性电容模块和电极板的电吸附单元上，电解极性电容模块的电容容量大小直接决定离子吸附量的多少，而非只依靠电极板本身的电容量。当处理的电解液从正、负电极板之间的溶液通道中流过时，液体中的杂质离子、带电颗粒在直流电场的作用下分别向正、负电极迁移，并贮存在电极表面的双电层中，使电解液中的杂质离子、带电颗粒得以去除，对液体进行净化及纯化处理，通过电控阀门经淡液管流出。当正、负电极接近饱和时，由PLC控制电源使直流电源断开，正、负电极短接，由于直流电场的消失和内部回路的形成，贮存在电极表面双电层中的离子、带电颗粒从电极表面回到通道的液体中，经电控阀门随从浓液管排出。以此往复以进行对液体的净化及纯化。如需提高纯度可多并连电极板和电解极性电容模块组；如需提高流量可多串连电吸附单元即可。本发明的装置在运行时，首先要针对具体电解液分离要求，根据离子类型和浓度及回收率和去离子率的要求，以及吸附模块的串联和并联组合安装模式，确定施加电压数值范围和直流电施加周期和电控阀门的开闭时间，将控制数据输入PLC控制单元，完成工艺参数输入。

本发明的优点和积极效果：本发明与现有技术相比，利用电解极性电容和电极板共同构成的电吸附单元，极大地降低了对电极板本身性能要求，同时，可以组合出比现有电极板吸附性能更高的吸附处理单元，在降低成本同时，扩大电吸附工艺的应用范围，在工业、农业等领域可代替现有工艺，直接起到节能降耗作用。

本发明可以利用电子元件超大电解极性电容和电极板共同构成的电吸附单元，无需高温和相变，可以处理高浓度电解液，回收率可达70～80％，去离子率可达99％。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明：实施例1，水基溶液离子分离装置，设有电源、电极板，设有一个电吸附单元1，该电吸附单元由一个电极板和电解极性电容模块串连组及两个电控阀门5.1、5.2组成，电解极性电容模块和电极板两端接直流电源8，在两块电极板中间设有溶液通道3，该通道的两端分别与进口管3.1和出口管3.2连通，所述出口管通过两个电控阀门分别与浓液管6.1和淡液管6.2连通；所述电极板和电解极性电容模块串连组是由两个电解极性电容模块分别串连在两个电极板两侧组成，当电极板和电解极性电容模块串连组为两个以上时，它们之间相互并连在电路里，其溶液通道首尾相接；当电吸附单元为两个以上时，它们之间相互串连，PLC控制器7与电控阀门和电源开关进行控制连接。所述电解极性电容模块由2个电容元件构成。电极板2是碳溶胶电极。溶液通道前进口管与预处理单元9的出口管连接，该预处理单元为一个过滤罐，将溶液中的较大杂质预先滤除。

实施例2：参见附图1，水基溶液离子分离装置，所述电吸附单元设为两个，每个电吸附单元中设有两个电极板和电解极性电容模块串连组，两个电吸附单元中的两个电极板和电解极性电容模块串连组分别相互串连。两个电吸附单元的浓液管与浓液管，淡液管与淡液管相互连通，其它结构与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种水基溶液离子分离装置，设有电源、电极板，其特征在于：设有至少一个电吸附单元(1)，该电吸附单元由至少一个电极板和电解极性电容模块串连组及两个电控阀门(5.1、5.2)组成，所述电极板和电解极性电容模块串连组是由两个电解极性电容模块分别串连在两个电极板两侧组成，电解极性电容模块和电极板两端接直流电源(8)，在两块电极板中间设有溶液通道(3)，该通道的两端分别与进口管(3.1)和出口管(3.2)连通，所述出口管通过两个电控阀门分别与浓液管(6.1)和淡液管(6.2)连通；当电极板和电解极性电容模块串连组为两个以上时，它们之间相互并连或串连在电路里，其溶液通道首尾相接；当电吸附单元为两个以上时，它们之间相互串连或并连在电路里，PLC控制器(7)与电控阀门和电源开关进行控制连接。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于：所述电解极性电容模块可以是一个电容元件或由多个电容元件并联构成。

3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于：电极板(2)可以是碳溶胶电极或白金、石墨惰性材料电极板。

Images