CN102701341B - 一种电吸附模块改性系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电吸附模块改性系统及方法，涉及水处理领域，用以解决现有电吸附系统长期运行过程中由于表面副反应效应的累积，影响电吸附模块除盐效率的问题。系统包括：成闭环连接的胺类容器、泵和电吸附模块，以及与所述电吸附模块电连接的电控装置；胺类容器，其中装有含胺基的胺类物质溶液；电吸附模块，该电吸附模块为待改性的电吸附模块；泵，用于使胺类容器中的胺类物质溶液在电吸附模块内循环流动；电控装置，用于对电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质。通过本发明的技术可使电吸附系统长期、稳定运行，并延长电吸附模块的使用寿命。

Description

一种电吸附模块改性系统及方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种电吸附模块改性系统及方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，一方面人类对水的需求量和品质的要求越来越高，另一方面，水污染的范围和程度也越来越大。

电吸附除盐技术作为一种水处理技术，其核心设备是电吸附模块，其总的工艺流程分为2个部分，工作流程、再生流程。工作流程是使电吸附模块内相对的电极片通正负电，利用电极片之间的电势差吸附原水内的阴阳离子，达到净化原水的过程。在工作过程中有两种效应，电容吸附和表面副反应，电容吸附是水中正负离子富集在电极表面的除盐过程，而表面副反应是电极本身发生的缓慢的氧化还原反应，其中氧化反应为主要趋势。在再生过程中将电极片正负极短接，此时阴阳离子会脱附到电吸附模块通道内，并被水冲出电吸附模块，使模块得到再生。再生过程为工作过程中电容吸附效应的逆过程。

经发明人研究发现，工作流程中的两种效应，即电容吸附和表面副反应，前者是可逆过程，后者是不可逆过程，虽然表面副反应是少量的、缓慢的，但是在电吸附系统长期运行过程中该效应会累积下来，使电吸附模块的电极缓慢变性，最终影响到电吸附模块的除盐效率。

发明内容

本发明提供了一种电吸附模块改性系统及方法，用以解决现有电吸附系统长期运行过程中由于表面副反应效应的累积，影响电吸附模块除盐效率的问题。

本发明的一种电吸附模块改性系统，包括：成闭环连接的胺类容器、泵和电吸附模块，以及与所述电吸附模块电连接的电控装置；胺类容器，其中装有含胺基的胺类物质溶液；电吸附模块，该电吸附模块为待改性的电吸附模块；泵，用于使胺类容器中的所述胺类物质溶液在电吸附模块内循环流动；电控装置，用于对所述电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质。

进一步，还包括：回收容器，用于在改变所述电吸附模块表面的性质后，回收所述电吸附模块中驻留的胺类物质溶液。

本发明的一种电吸附模块改性方法，包括下列步骤：S1、将待改性的电吸附模块内部的水排干；S2、将胺类物质溶液在所述电吸附模块内循环流动，以及对电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质；S3、将经改性后的电吸附模块内部的胺类物质溶液排干；采用上述的电吸附模块改性系统实施。

进一步，步骤S2中，在一个周期内，加电和短接分别持续的时长与电吸附模块在电吸附工作状态下加电和短接分别持续的时长相一致；加电电压与电吸附模块在电吸附工作状态下加电电压相一致。所述胺类物质溶液的pH值至少为13。

本发明有益效果如下：

本发明将胺类物质溶液在电吸附模块内循环流动，并在此期间采用正常工作时的加电、短接进程对电吸附模块操作，运行预设个数的加电、短接周期后，完成对电吸附模块的改性。通过本发明的技术可使电吸附系统长期、稳定、连续、高效的运行，延长电吸附模块的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统结构示意图；

图2为本发明实施例二的流程图。

具体实施方式

发明人经过长期的实践和多次实验验证，电吸附模块在长期运行过程中，电极表面发生氧化产生各种基团，这种基团最终会影响到电极的除盐效率。基团对电吸附效率的影响主要表现在以下两个方面。一是长期表面氧化时电极表面产生大量的带负电基团，导致再生过程结束后电极片上仍有大量的正电离子。在工作过程中，负极表面已经富集大量的正电离子，因而吸附正电离子的能力大大降低，正极由于本身带有大量的正离子，需先消耗一部分能量(电位)来驱赶表面的正离子，而后才能吸附负离子，也降低了正极吸附负离子的能力。这样从宏观上就表现出模块吸附效率的下降。二是长期表面氧化后电极表面产生的负电基团具有阳离子离子交换的功能，即负电基团所带的阳离子为不稳定的、可置换的。将电极片置于PH值较低的溶液中，溶液中氢离子能和电极表面基团吸附的阳离子发生交换反应，氢离子被电极片吸附，本体溶液的阳离子浓度升高；再将电极片置入PH值为中性的盐溶液中，电极表面基团吸附的氢离子又会和溶液中的阳离子发生交换反应，阳离子被电极片基团吸附，溶液的PH值降低。这种行为表现在模块工作过程中，即：工作时，由于电极片正极显酸性，PH值较低，电极片基团上吸附的阳离子会被氢离子交换到原溶液中，使原溶液的阳离子浓度升高，出水离子浓度升高，影响去除率。而在再生过程中，电极片附近溶液为中性，溶液中的阳离子会被电极片基团上的氢离子交换，使阳离子重新回到电极片上，影响再生效果。形成了和电吸附模块吸附——脱附——吸附相逆的过程。导致电吸附模块吸附效率下降。

为了还原电吸附模块被氧化的电极片，从而使效率已下降的电吸附模块恢复初始的盐性能，进而延长电吸附模块的使用寿命，本发明提供了一种电吸附模块改性系统及方法，以下通过若干实施例进一步说明。

实施例一、本实施例提供了一种电吸附模块改性系统，在电吸附系统工作一段时间，发现电吸附模块11吸附效率下降时，可将待改性的电吸附模块11从电吸附系统中摘出，将内部水排干并晾控24小时后，与胺类容器12和泵13连接，形成闭环的循环系统，并且在本实施例的电吸附模块改性系统中，电吸附模块11还与电吸附系统共用电控装置14，也可以为本实施例的电吸附模块改性系统设置独立的电控装置14。进一步，还可包括与电吸附模块11相连的回收容器15。

胺类容器12，其中装有含胺基的胺类物质溶液。具体可以采用pH值至少13的胺类溶液(诸如乙二胺、丙胺、季胺盐等)。

电吸附模块11，该电吸附模块为待改性的电吸附模块。

泵13，用于使胺类容器中的胺类物质溶液缓缓注入电吸附模块11，电吸附模块11的出口溶液回流至胺类容器12中，以此实现胺类物质溶液在电吸附模块11内循环流动。

电控装置14，用于在胺类物质溶液在电吸附模块11内循环流动的过程中，对电吸附模块11交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块11表面的性质。具体可将电吸附模块11接直流电进入正常的电吸附工作流程，在一个周期中执行与电吸附模块11正常工作时相同的加电、短接进程，即相同的加电电压，相同的加电时间，相同的短接时间，如此往复直至预设的周期数，以完成对电吸附模块11的改性。

回收容器15，用于在改变电吸附模块11表面的性质后，回收电吸附模块11中驻留的胺类物质溶液。

实施例二、本实施例提供了一种电吸附模块改性方法，可采用实施例一所述的电吸附模块改性系统实施，参见图2所示，包括下列步骤：

S21、将待改性的电吸附模块内部的水排干，并晾控24小时。

S22、将胺类物质溶液在电吸附模块内循环流动，具体可以采用pH值至少13的胺类溶液(诸如乙二胺、丙胺、季胺盐等)。在此期间，对电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质。具体可将电吸附模块接直流电进入正常的电吸附工作流程，在一个周期中执行与电吸附模块正常工作时相同的加电、短接进程，即相同的加电电压，相同的加电时间，相同的短接时间，如此往复直至预设的周期数，以完成对电吸附模块的改性。

S23、之后停止加电，将电吸附模块内的胺类溶液放出，并用清水清洗电吸附模块。其后，可将电吸附模块接回电吸附系统，继续除盐工作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种电吸附模块改性系统，其特征在于，包括：成闭环连接的胺类容器、泵和电吸附模块，以及与所述电吸附模块电连接的电控装置；

胺类容器，其中装有含胺基的胺类物质溶液；

电吸附模块，该电吸附模块为待改性的电吸附模块；

泵，用于使胺类容器中的所述胺类物质溶液在电吸附模块内循环流动；

电控装置，用于对所述电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

回收容器，用于在改变所述电吸附模块表面的性质后，回收所述电吸附模块中驻留的胺类物质溶液。

3.一种电吸附模块改性方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、将待改性的电吸附模块内部的水排干；

S2、将胺类物质溶液在所述电吸附模块内循环流动，以及对电吸附模块交替执行加电和短接操作至预设的周期数，以改变电吸附模块表面的性质；

S3、将经改性后的电吸附模块内部的胺类物质溶液排干；

上述步骤采用权利要求1或2所述的电吸附模块改性系统实施。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，在一个周期内，加电和短接分别持续的时长与电吸附模块在电吸附工作状态下加电和短接分别持续的时长相一致；加电电压与电吸附模块在电吸附工作状态下加电电压相一致。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述胺类物质溶液的pH值至少为13。