CN103073096A - 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 - Google Patents
一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103073096A CN103073096A CN2013100599174A CN201310059917A CN103073096A CN 103073096 A CN103073096 A CN 103073096A CN 2013100599174 A CN2013100599174 A CN 2013100599174A CN 201310059917 A CN201310059917 A CN 201310059917A CN 103073096 A CN103073096 A CN 103073096A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- waste water
- electrodialysis
- loop
- charged ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title abstract description 41
- 238000012545 processing Methods 0.000 title abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 31
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 22
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 14
- 229930002839 ionone Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002499 ionone derivatives Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 18
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 6
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000001457 metallic cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007172 homogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，该装置包括电源、流量计、无回路式电渗析装置、磁场发生器，在电渗析器提供的直流电场空间内增加一个与直流电场及水流方向均垂直的可控磁场，通过控制电渗析装置电场强度和外加磁场强度，按需求改变废水中正负离子的运动轨迹，使废水中正负离子发生偏转，延长带电离子在净化装置中的停留时间，更有效提高带电离子的分离效率，从而达到在净化废水的同时富集浓缩重金属以便回收利用的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理的装置，特别是一种电渗析污水处理系统和电磁协同强化带电离子分离的处理装置，属于环保技术领域。
背景技术
重金属废水是对环境污染最严重和对人体危害极大的工业废水之一。而重金属废水主要来自矿山坑道排水、废石场淋滤水、选矿场尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗废水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水及电解、农药、医药、油漆、染料等各种工业废水，不仅来源广、而且水量大。它的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。如何采取经济高效的技术方法来处理重金属废水，以减少或消除其在环境中的风险，成为目前普遍研究的重点。
传统的重金属废水处理方法很多，如化学法、蒸发浓缩法、离子交换法等。但这些处理方法仍存在很多弊端，如化学法需要消耗大量的化学试剂，容易对环境造成二次污染。而随着膜技术的发展，由于其对金属离子的分离效率高、能耗低、操作简便、无二次污染、自动化程度高等优点，进而衍生出一系列以膜为基础的处理重金属废水的技术方法，主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。
电渗析法在重金属废水处理中具有技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣的优点，已大规模用于Cu2+、Ni2+、Zn2+和Cr2+等重金属废水的处理，但电渗析通常只用于初级脱盐，由于浓差极化，脱盐率低（仅在45%～90%之间），影响重金属的浓缩率。
公告号为CN1521127A的申请中提到一种电磁式污水处理装置，主要对污水进行浓缩、净化。但该发明中需要利用高速运动的磁场对污水进行处理，从节约能源角度，成本会略高。公告号为CN2505476的申请提到一种电磁式水处理器处理室内被磁化的磁性体，从而对水起过滤作用，能解决水质中红锈水的现象。但该发明中虽然采用了电磁铁对废水中的离子进行磁化，但并不能增大离子运动速度以及延长磁性体的实际停留时间，净化效率还有待提高。
公告号CN1526654A的申请提到采用磁电渗析来脱除水中的盐分，但该发明中采用永磁铁为整个设备提供磁场，在处理重金属废水中，磁场无法根据所处理水质的波动，而进行相应的强度调整，以配合特定强度电场下金属离子的迁移轨迹调整的需要；再加上该发明中的装置仍采用传统的平行板式布置极板和离子交换膜，使得当重金属在偏转迁移过程，离子交换膜的单位面积利用效率太低，进而造成不必要的能耗和材质的损耗。
发明内容
针对现有电渗析技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，它具有高效、环保、安全、经济等优点。
本发明结合现有电渗析技术的优点，在电渗析装置离子交换膜之间的直流电场空间内，增加一个分别与水流方向和电场方向均垂直的磁场，使具有一定流速的金属废水在电场和磁场双重作用下的迁移动力和效率得到提高，强化带电离子的分离，其中磁场的强弱根据电渗析过程中电磁铁电流的大小进行相应的调控。
本发明装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源1和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。
本发明所述无回路式电渗析装置3包括堆膜5，电极6、外壳7、进水口8、出水口，堆膜和电极设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧，进水口和出水口设置在装置外侧。
本发明所述堆膜5包括两对以上的膜对，膜对由一阳离子单极膜和一阴离子单极膜或者一双极膜和一单极膜构成，其中电极和阴、阳离子单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阴极室、浓缩室、淡化室、浓缩室、阳极室，电极和双极膜以及单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阳极室、稀酸室、淡化室、稀碱室、阴极室；在电渗析装置的不同室中设置有各自的进水口和出水口。
本发明所述阴阳离子单极膜设置在与电极呈10~25°角的位置，双极膜与电极平行。
本发明中装置磁感应强度控制为0.05T~1T，可通过调节电流大小来控制磁感应场强度。
磁场发生器是由电磁铁构成，可通过调节电流大小来控制磁感应场强度，并通过改变电流的方向来控制电磁铁的磁极，待处理重金属废水浓度为0.01～0.1mol/L，膜堆电压为0.9～1.8V，电流密度13～15mA/cm2。
本发明技术原理如下：废水中离子在电场中受电场力作用 
，由于电场力方向与水流速度方向垂直，使金属离子发生偏转，偏转距离为：
。当偏转距离为膜间距时，取得满足要求的电场力的最小值，可求出对应的电压值U，
；离子在均匀磁场中受洛仑兹力作用
，当离子速度与磁场强度垂直时，在垂直于磁场强度的平面内做匀速圆周运动。而当离子进入非均匀磁场中，离子在绕磁感线运动的同时，环绕中心将不断沿磁场梯度的垂直方向漂移；洛伦兹力充当向心力：，轨道半径：
，当
时，取得B的最大值。本发明利用电磁复合场对带电离子的作用，根据水质情况，调节电场、磁场强度，使电场力、洛仑兹力对金属离子协同作用（二力同向），使具有一定流速的重金属废水在电场和磁场双重作用下，金属离子的运动轨迹按照要求发生定向偏移。从而促进金属离子在液体中的传输运动，提高迁移动力和效率。当电磁协同作用时，考虑
，金属离子受力：
。废水刚进入电渗析装置瞬间，正负离子受电场力及洛伦兹力同向，强化各自向膜的分离迁移，有效缩短迁移至膜所需时间，在相同水力停留时间内迁移至膜的离子量增多，增大分离概率；带电离子因电磁作用获得一个向极板方向分离迁移的分速度，此时电荷受到的洛伦兹在水流方向逆方向有个分力，还有强化带电离子滞留于电渗析器的作用。也就是说在净化水的过程中，洛伦兹力具有加速不同带电离子的分离以及延长其在净化装置中停留时间的作用，使得实际停留时间大于水力停留时间，可有效提升净化效率。采用低电压可避免水的电解，避免出现电解氧或电解氢，使得能耗增大。此外，磁场处理水可增加水的含氧量，引起超氧阴离子自由基增加，从而产生杀菌效果，其中磁场的强弱根据电渗析过程中通入电磁铁的电流进行相应的调控。
本发明装置采用电磁协同电渗析处理废水中金属带电离子时，在电渗析装置中通入含重金属离子的废水，接上直流电源，由于电场力的作用会发生向极板方向横向运动，在洛仑兹力作用下，运动轨迹会发生一定的偏转，废水中带正电荷的重金属阳离子，在电场和磁场双重作用力下迁移速度增加，加速向阴极方向移动到阳离子交换膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧浓缩室；带负电荷的阴离子，加速朝着阳极方向移动到阴离子交换膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。淡化室废水中的重金属盐被除去，得到淡水，重金属盐在浓缩室中得到浓集，此装置处理金属废水后，浓水里重金属是以金属盐的形式存在。
某些工业生产中产生大量的酸性废水，如铅蓄电池生产中的硫酸废液，冶金工业中硫酸废液，铀加工中的硝酸废液等，这些废液中金属阳离子含量高，若采用电渗析单极膜分离方法无法进行有效处理及资源回收，这时可以用双极膜代替电渗析单极膜中的一组膜对组成双极膜电渗析，采用双极膜电磁协同电渗析技术处理重金属废水时，在处理过程中，酸性废液中的阴离子可通过阴膜向稀酸室扩散，与双极产生的H+形成酸，使酸性废液中酸的浓度降低并以较纯的形式得以回收；金属阳离子通过阳膜向稀碱室扩散，与双极产生的OH-形成碱，用以回收金属，这种处理工艺在降低酸性废水中重金属浓度的同时，达到了资源回收利用的目的。不仅能够减少环境污染，降低化工原料和能源消耗，还具有显著的工业应用价值和环境效益。
本发明具有以下优点：
1、本发明在传统的电渗析装置的基础上，增加可调控的磁场，在电场和磁场协同作用下，增加了带电离子的游离度和迁移速度，洛伦兹力具有加速废水中不同带电离子分离以及延长其在净化装置中停留时间的作用，使得实际停留时间大于水力停留时间，可有效提升净化效率。通过外加磁场来弥补电场力的不足，使得处理重金属废水的时间变短，处理效率提高；
2、磁场的引入，避免电渗析过程中发生浓差极化和溶解态的金属盐在离子交换膜上结垢现象，降低了耗电量，提高了脱盐效率，延长了膜和设备的使用寿命，从而提高了电渗析器的性能；
3、根据水质的情况，采用动态调控磁场和电场强弱的方法，使得施加的条件能够更有效的处理废水，从整体上降低能耗；
4、阳离子交换膜含有酸性活性基团，可解离出阳离子，对阳离子具有选择透过性；阴离子交换膜含有碱性活性基团，可解离出阴离子，对阴离子具有选择透过性；双极膜可把水分子在电场作用下，解离成H+和OH-，生成相应的酸或碱，可用于提纯制酸、碱，此外，适当增加堆膜中的级数，可降低电渗析的总电压；
5、电磁协同处理方法，无论从工程投资或运营成本上均低于仅采用电渗析方法，且处理效果皆优于仅采用电场处理废水或仅采用磁场处理废水。
该装置可用于含重金属废水的分离与资源化、海水脱盐、工业冷却循环水脱盐、均相催化金属离子催化剂再生回用等。
附图说明
图1是本发明电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置结构示意图；
图2是本发明单极膜电磁协同电渗析处理废水中金属带电离子装置中膜分布图及工作原理示意图；
图3是本发明双极膜电磁协同电渗析处理废水中金属带电离子装置中膜分布图及工作原理示意图；
图中：1是电源；2是流量计；3是无回路式电渗析装置；4是磁场发生器；5是堆膜；6是电极；7是外壳；8是进水口；10阴极室；11是浓缩室；12是淡化室；13是阳极室；14是稀酸室；15是稀碱室；16是单级膜；17是双极膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本实施例装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源1和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。
其中无回路式电渗析装置3包括堆膜5，电极6、外壳7、进水口8、出水口，堆膜5和电极6设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧；堆膜包括两对膜对，膜对由一阳离子单极膜和一阴离子单极膜构成，其中电极和阴阳离子单极膜将无回路式电渗析装置从左到右分隔为阴极室10、浓缩室11、淡化室12、浓缩室11、阳极室13，在电渗析装置的不同室中设置有各自的进水口和出水口（见图1-2）。
本实施例装置参数为：膜对数
，隔板尺寸
，隔板厚度2mm的电渗析器，采用聚全氟乙丙稀阴离子交换膜和聚三氟苯乙烯阳离子交换膜，阴阳离子单极膜设置在与电极呈20°角的位置，以
流速通入含Cr2+废水，废水浓度为0.1mol/L，接上直流电源，调整电极板的电压1.8V，电流密度15mA/cm2，外加磁场的强度0.1T；含Cr2+废水刚进入电渗析装置瞬间，正负离子受电场力及洛伦兹力同向，强化各自向膜的分离迁移，有效缩短迁移至膜所需的时间，在相同水力停留时间内迁移至膜的离子量增多，增大分离概率；带电离子因电磁作用获得一个向极板方向分离迁移的分速度，此时电荷受到的洛伦兹在水流方向逆方向有个分力，还有强化带电离子滞留于电渗析器的作用。也就是说在净化水的过程中，洛伦兹力具有加速不同带电离子的分离以及延长其在净化装置中停留时间的作用，使得实际停留时间大于水力停留时间，可有效提升净化效率。此外，由于电场力的作用会发生向极板方向横向运动，在洛仑兹力作用下，运动轨迹会发生一定的偏转，废水中带正电荷的重金属阳离子，在电场和磁场双重作用力下，金属离子的迁移速度增加，加速向阴极方向移动到阳离子交换膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧浓缩室11；带负电荷的阴离子，朝着阳极方向移动到阴离子交换膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室11；淡化室12废水中的重金属盐被除去，得到淡水，重金属盐短时间内在浓缩室11中得到浓集，此装置处理金属废水后，浓水里重金属是以金属盐的形式存在，重金属废水处理完后，将处理后废水通过各自的出水口放出，对浓水和淡水进行分类收集。经处理2h后结果显示，出水水质较好，淡化室出水含量低于0.005mol/L，浓室浓度为0.15mol/L，脱盐效率可达95%。
实施例2：本实施例装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源1和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。其中无回路式电渗析装置3包括堆膜，电极、外壳、进水口、出水口，堆膜和电极设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧；堆膜包括两对膜对，膜对由一双极膜和一单极膜构成，其中双极膜和单极膜将无回路式电渗析装置从左到右分隔为阳极室13、稀酸室14、淡化室12、稀碱室15、阴极室10（见图3），单极膜设置在与电极呈25°角的位置，双极膜与电极平行。单极膜分别选用JAM-Ⅱ型均相阴离子交换膜和JCM-Ⅱ型均相阳离子交换膜，双极膜选用Neosepta BP-1，使用时，模拟0.01mol/L钢铁工业硫酸酸洗废液以
流速通入电渗析装置，接上直流电源，调整膜堆电压1.5V，电流密度15mA/cm2和外加磁场的强度0.5T，硫酸酸洗废液中含有大量的酸性物质和金属离子，在处理过程中，由于电场力的作用会发生向极板方向横向运动，在电场力、洛伦兹力共同作用下，离子的运动轨迹会发生一定的偏转，并且迁移速度增加，硫酸酸洗废液中的阴离子可通过阴膜向稀酸室14扩散，与双极膜水解离出的H+形成相应的酸，使硫酸酸洗废液中酸的浓度降低并以较纯的形式得以回收；阳离子通过阳膜向稀碱室15扩散，与双极膜产生的OH-形成相应的碱，用以回收碱；处理后不但能减少含碱、盐废液的排放量，减轻废液造成的环境污染，且能提纯大量的酸、碱，处理2.5h后，淡化室12浓度可达0.001mol/L左右，浓缩室11浓度可达0.019mol/L，回收率可达80%~90%，从而在降低酸性废水中重金属浓度的同时，达到了资源回收利用的目的。
实施例3：在处理像铅蓄电池生产中的硫酸废液时，可以先采用实施例2中的装置对酸性废水的进行初步处理，回收废水中的酸，然后再将处理后的废水经实施例1中的装置，深度除去废水的重金属盐，使用的装置结构同实施例1和2，具体做法如下：使用时，模拟0.01mol/L铅蓄电池生产中的硫酸废液，以
流速通入电渗析装置，接上直流电源，调整膜堆电压1.5V，电流密度15mA/cm2和外加磁场的强度0.5T，单极膜分别选用JAM-Ⅱ型均相阴离子交换膜和JCM-Ⅱ型均相阳离子交换膜，双极膜选用Neosepta BP-1，单极膜设置在与电极呈25°角的位置，双极膜与电极平行；经处理后稀酸室浓度可达0.017mol/L；再将稀酸室内处理液通入实施例1装置，以
流速通入电渗析装置，接上直流电源，调整膜堆电压1.5V，电流密度15mA/cm2和外加磁场的强度0.5T，采用聚全氟乙丙稀阴离子交换膜和聚三氟苯乙烯阳离子交换膜，阴阳离子单极膜设置在与电极呈20°角的位置。经处理后浓缩室浓度为0.023mol/L，淡化室浓度为0.00034mol/L，脱盐效率可达98%以上。
实施例4：本实施例装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源1和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。
本实施例装置参数为：膜对数
，隔板尺寸
，隔板厚度2mm的电渗析器。采用单极膜分别选用LE-HeCM-Ⅱ阳膜和LE-HeAM-Ⅱ型阴膜，阴阳离子单极膜设置在与电极呈25°角的位置。通入含Ni2+废水，废水浓度为0.1mol/L，接上直流电源，调整电极板的电压1.0V，电流密度13mA/cm2，外加磁场的强度1T，2h后经处理的含Cr2+废水，淡化室浓度为0.007mol/L，浓室浓度为0.175mol/L，脱盐效率为93%。
实施例5：本实施例装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源1和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。
膜对数
，隔板尺寸
，隔板厚度2mm的电渗析器。采用单极膜分别选用LE-HeCM-Ⅰ阳膜和LE-HeAM-Ⅰ型阴膜，阴阳离子单极膜设置在与电极呈10°角的位置。通入含Cu2+废水，废水浓度为0.05mol/L，接上直流电源，调整电极板的电压0.9V，电流密度14mA/cm2，外加磁场的强度0.05T，2h后经处理的含Cr2+废水，淡化室浓度为0.005mol/L，浓室浓度为0.078mol/L，脱盐效率为90%。
Claims (6)
1.一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：该装置包括电源（1）、流量计（2）、无回路式电渗析装置（3）、磁场发生器（4），电源（1）和流量计（2）与无回路式电渗析装置（3）连接，磁场发生器（4）设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置（3）产生的电场相垂直的位置。
2.根据权利要求1所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：无回路式电渗析装置（3）包括堆膜（5），电极（6）、外壳（7）、进水口（8）、出水口，堆膜和电极设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧，进水口和出水口设置在无回路式电渗析装置（3）外侧。
3.根据权利要求2所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：堆膜（5）包括两对以上的膜对，膜对由一阳离子单极膜和一阴离子单极膜或者一双极膜和一单极膜构成，膜两侧由电渗析隔板固定，其中电极和阴、阳离子单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阴极室、浓缩室、淡化室、浓缩室、阳极室，电极和双极膜以及单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阳极室、稀酸室、淡化室、稀碱室、阴极室。
4.根据权利要求3所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：阴、阳离子单极膜设置在与电极呈10~25°角的位置，双极膜与电极平行。
5.根据权利要求1所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：该装置磁感应强度为0.05T~1T。
6.根据权利要求1所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：待处理重金属废水浓度为0.01～0.1mol/L，膜堆电压为0.9～1.8V，电流密度13～15mA/cm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310059917.4A CN103073096B (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310059917.4A CN103073096B (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103073096A true CN103073096A (zh) | 2013-05-01 |
| CN103073096B CN103073096B (zh) | 2014-02-12 |
Family
ID=48149821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310059917.4A Expired - Fee Related CN103073096B (zh) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103073096B (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104071875A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-10-01 | 南京大学 | 利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置 |
| CN105731696A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-06 | 河南大学 | 碳化硅酸洗废水资源化处理工艺 |
| CN106517442A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-03-22 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于电磁协同强化的零价铁净水方法和反应器 |
| CN106986424A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-28 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种电‑磁协同强化微电解处理高浓度工业废液和回收高值重金属的方法 |
| CN108128854A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-08 | 昆明理工大学 | 基于电晕放电耦合电渗析资源化含盐水的方法及装置 |
| CN109987757A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种净水器 |
| CN109991385A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水质检测系统 |
| CN109987776A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水过滤系统 |
| CN109987684A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阴阳离子分离装置 |
| CN109987685A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阳离子分离装置 |
| CN109991288A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中重金属离子含量检测装置 |
| CN110528025A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-03 | 西北矿冶研究院 | 一种可调节铜酸比例的铜电解系统及方法 |
| CN113023836A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-25 | 陕西云禾数创信息科技有限公司 | 一种复合金属离子水的制备方法 |
| CN113072148A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-06 | 河南农业大学 | 利用均匀电磁场处理收集废水中带电金属离子的装置 |
| CN113716656A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | 磁协同电渗析高效资源化含盐污水的方法 |
| WO2022141147A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 东江环保股份有限公司 | 一种化学镀镍废液的资源化处理方法 |
| CN116623263A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 深圳市顺益丰实业有限公司 | 一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2125578U (zh) * | 1992-06-29 | 1992-12-23 | 徐保安 | 电磁式海水淡化装置 |
| JP2002011477A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Kurita Water Ind Ltd | 電気的脱イオン装置 |
| CN1359857A (zh) * | 2002-01-10 | 2002-07-24 | 陈树庆 | 磁电渗析处理水的方法及设备 |
| CN1526654A (zh) * | 2002-01-10 | 2004-09-08 | 陈树庆 | 磁电渗析水处理的方法 |
| CN1730404A (zh) * | 2004-08-06 | 2006-02-08 | 汪双清 | 电－磁海水淡化方法及其装置 |
| CN203159297U (zh) * | 2013-02-26 | 2013-08-28 | 昆明理工大学 | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 |
-
2013
- 2013-02-26 CN CN201310059917.4A patent/CN103073096B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2125578U (zh) * | 1992-06-29 | 1992-12-23 | 徐保安 | 电磁式海水淡化装置 |
| JP2002011477A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Kurita Water Ind Ltd | 電気的脱イオン装置 |
| CN1359857A (zh) * | 2002-01-10 | 2002-07-24 | 陈树庆 | 磁电渗析处理水的方法及设备 |
| CN1526654A (zh) * | 2002-01-10 | 2004-09-08 | 陈树庆 | 磁电渗析水处理的方法 |
| CN1730404A (zh) * | 2004-08-06 | 2006-02-08 | 汪双清 | 电－磁海水淡化方法及其装置 |
| CN203159297U (zh) * | 2013-02-26 | 2013-08-28 | 昆明理工大学 | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104071875B (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-13 | 南京大学 | 利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置 |
| CN104071875A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-10-01 | 南京大学 | 利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置 |
| CN105731696A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-07-06 | 河南大学 | 碳化硅酸洗废水资源化处理工艺 |
| CN105731696B (zh) * | 2016-05-06 | 2018-11-20 | 河南大学 | 碳化硅酸洗废水资源化处理工艺 |
| CN106517442B (zh) * | 2016-11-14 | 2019-11-19 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于电磁协同强化的零价铁净水方法和反应器 |
| CN106517442A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-03-22 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于电磁协同强化的零价铁净水方法和反应器 |
| CN106986424A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-28 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种电‑磁协同强化微电解处理高浓度工业废液和回收高值重金属的方法 |
| CN109987757B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-19 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种净水器 |
| CN109987685B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-16 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阳离子分离装置 |
| CN109987776A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水过滤系统 |
| CN109987684A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阴阳离子分离装置 |
| CN109987685A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阳离子分离装置 |
| CN109991288A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中重金属离子含量检测装置 |
| CN109987757A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种净水器 |
| CN109987684B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-16 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中阴阳离子分离装置 |
| CN109991288B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-16 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水中重金属离子含量检测装置 |
| CN109987776B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-19 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水过滤系统 |
| CN109991385A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水质检测系统 |
| CN109991385B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-01-16 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种水质检测系统 |
| CN108128854A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-08 | 昆明理工大学 | 基于电晕放电耦合电渗析资源化含盐水的方法及装置 |
| CN108128854B (zh) * | 2018-01-18 | 2023-07-18 | 昆明理工大学 | 基于电晕放电耦合电渗析资源化含盐水的方法及装置 |
| CN110528025A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-03 | 西北矿冶研究院 | 一种可调节铜酸比例的铜电解系统及方法 |
| CN110528025B (zh) * | 2019-08-19 | 2021-06-18 | 西北矿冶研究院 | 一种可调节铜酸比例的铜电解系统及方法 |
| WO2022141147A1 (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-07 | 东江环保股份有限公司 | 一种化学镀镍废液的资源化处理方法 |
| CN113023836A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-25 | 陕西云禾数创信息科技有限公司 | 一种复合金属离子水的制备方法 |
| CN113072148A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-06 | 河南农业大学 | 利用均匀电磁场处理收集废水中带电金属离子的装置 |
| CN113716656A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-30 | 昆明理工大学 | 磁协同电渗析高效资源化含盐污水的方法 |
| CN116623263B (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-31 | 深圳市顺益丰实业有限公司 | 一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 |
| CN116623263A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 深圳市顺益丰实业有限公司 | 一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103073096B (zh) | 2014-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103073096B (zh) | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 | |
| Feng et al. | Removal of metal ions from electroplating effluent by EDI process and recycle of purified water | |
| Peters et al. | Evaluation of recent treatment techniques for removal of heavy metals from industrial wastewaters | |
| CN103723799B (zh) | 一种电渗析器及近零排放工业废水回用工艺 | |
| Xu | Development of bipolar membrane-based processes | |
| CN103553249B (zh) | 电镀废液中酸分离与重金属回收方法 | |
| CN105858987B (zh) | 从电镀镍漂洗废水中回收纯水纯镍的资源化处理工艺 | |
| CN107010751A (zh) | 一种高浓度含砷酸性废水的综合处理方法 | |
| CN103043844A (zh) | 一种利用电磁搅拌桨去除工业废水中重金属的方法及装置 | |
| CN103183403A (zh) | 一种抗生素制药废水的处理方法与装置 | |
| CN203159297U (zh) | 一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置 | |
| CN106345304A (zh) | 一种阴极液保护型电渗析装置 | |
| CN113072148B (zh) | 利用均匀电磁场处理收集废水中带电金属离子的装置 | |
| Dermentzis et al. | An electrostatic shielding-based coupled electrodialysis/electrodeionization process for removal of cobalt ions from aqueous solutions | |
| CN108395034B (zh) | 一种电渗析去除选矿废水中cod的处理方法 | |
| CN111003853A (zh) | 一种电镀废液处理方法 | |
| CN101935126B (zh) | 含锌重金属废水的电沉积和膜分离组合处理方法 | |
| Audinos | Improvement of metal recovery by electrodialysis | |
| CN103937979A (zh) | 一种电絮凝组合膜技术处理湿法冶金中萃余液的工艺 | |
| CN105384286A (zh) | 一种工业废水循环回收利用的处理方法 | |
| CN106045229B (zh) | 一种工业废水的处理方法 | |
| CN110683687A (zh) | 一种中水水质的改善方法和装置 | |
| CN105645703A (zh) | 一种重金属污泥的电动修复电解液pH值电化学控制装置 | |
| Revathi et al. | Reclamation of hexavalent chromium from electroplating effluents by electroextraction | |
| CN204356189U (zh) | 电镀含镍废水预处理及镍回收装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140212 |