CN103372500A - 环流式电吸附液体净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环流式电吸附液体净化装置，包括设有进液管、出液管的壳体，壳体内设有包括配电装置、两个以上的电极板和隔离层的环流式电吸附液体净化组件。隔离层位于两个极性相反的电极板之间，设计有液体通道。电极板和隔离层呈闭合环形布置，在电极板上开有液体进出口，电极板的间距(隔离层的厚度)随着液流方向变小。含有各种离子的液体流过电极板时，在直流电场作用下，吸附在电极板上。本发明结构简单、制造成本低、有效地提高了电吸附装置的去除带电粒子的能力，适用于对脱盐率要求较高的各种液体的净化。

Description

环流式电吸附液体净化装置

技术领域

本发明属于液体净化处理技术领域，尤其是涉及一种环流式电吸附液体净化装置。

背景技术

已知液体净化处理方法有：化学法、物理法(蒸馏法和冷冻法)、离子交换法、电渗析法、反渗透法、EDI法和电吸附法等。上述方法各有利弊，如化学法投资省，但只能去除易生成难溶性盐的离子；蒸馏法对液体中杂质去除率高，但能耗极高；离子交换法通过离子交换树脂去除液体中各种离子，投资较低，但树脂需要定期用强酸、强碱来再生，排出的废碱废酸液造成了二次污染；电渗析和反渗透都是利用膜技术处理净化液体，不同的是电渗析是利用电极形成电场驱使液体中离子通过离子膜，液体得以净化，而反渗透是用压力驱使液体通过反渗透膜，截留液体中盐分，两者皆有除盐率高的优点，但也存在电耗高、膜易受污染、寿命短等问题，电渗析还有电极板极化的问题；EDI是结合了电渗析和离子交换技术优点发展的液体净化技术，它避免了离子交换树脂的化学再生，没有二次污染，有很高的除盐率，但同样有离子膜易污染、寿命短的问题。

电吸附是新一代液体净化技术，它是将低电压直流电施加在极性相反的一对电极板上，当液体通过电极板间通道时，液体中的带电粒子受电场作用，移动吸附在不同极性的电极板上，液体得以净化。一段时间后，将电极板放电或反接，吸附在电极板上的离子脱附到清洗液中，电极板得以再生。电吸附技术不用离子隔膜，克服了电渗析和反渗透膜易污染、毒化、需定期更换费用高、不能处理含有少量有机物的液体的缺点；且电极板寿命长、不易损坏，耗电量低，大大节约了处理成本。但是电吸附的一个主要缺点就是带电粒子的去除率低于反渗透和电渗析技术，前者去除率一般为65-85％，而后者可达95％以上。

综上所述，液体净化技术各有优缺点，要达到适用面广、投资省、能耗低、杂质去除率高、设备经久耐用，还需对上述技术进行不断地创新改进。

中国专利号为01127146.9《液体处理纯化模块》公开了一种去除液体中带电离粒子的技术。该模块包括端板、配电底板、电极板、绝缘隔框及连接件，一对以上并排配置的配电底板通过连接件由端板及绝缘隔框固定，配电底板与配电元件连接，连有电极板的配电底板上设有导液孔，并与端板上的进出液口以及电极板之间的空隙连通构成液体通道，在电极板之间的空隙内还装有能使液体通过的填料。其利用电吸附原理能有效地去除液体中的带电粒子及溶解于液体中的盐分。还能去除液体中带电的胶体、有机物、微生物等。设备寿命长，电耗更是远低于其他液体净化技术。但是，由于该专利所述模块中电极板采用平行板结构，模块所用零件数量太多，制造精度要求高，制造成本高。

为解决上述问题，中国专利号为200610172589.9《卷式电吸附滤芯》公开了一种卷式电吸附装置及去除带电粒子的技术。该装置是在设有进液口、出液口和电极的壳体内设有卷式电吸附组件，该组件由导电层、吸附层、支撑层、吸附层、导电层、吸附层、支撑层和吸附层(共8层)组成的复合层卷绕在芯轴上，并由外侧的固定层将其扎紧固定在芯轴上制成。当原液从进液口进入滤芯，在穿过卷式电吸附组件中的支撑层时，在直流电场力的作用下，液体的带电粒子被吸附在吸附层表面的双电层中而被有效去除，液体得到净化。该发明比较前一发明，具有能耗低、结构简单、制造成本低的优点。但是，该专利所述卷式电吸附组件是从轴向进出液体，造成液体流程短、带电粒子的去除率低，需多个单体串联组合；且如果切线方向进液，液体处理量小，液体在电吸附滤芯内旋转流动，阻力较大。更为重要的是，在处理模块内，随着液体流动，液体中的带电粒子不断被电极板吸附，换言之，液体中的带电粒子浓度不断降低，从而导致电极板吸附效率严重下降，此时需要在保持液体流量基本不变的前提下，减小相邻电极板的间距，上述专利无法做到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种结构简单、制造成本低、能耗低、液体处理量大、特别是对带电粒子去除率高的电吸附液体净化装置。

本发明所要解决的技术方案是：一种环流式电吸附液体净化装置，包括设有进液管、出液管的壳体，壳体内设有包括配电装置、两个以上的电极板和隔离层的环流式电吸附液体净化组件，隔离层位于两个极性相反的电极板之间，隔离层上设有液体通道。其特征在于：电极板和隔离层呈闭合环形布置，在电极板上开有液体进口和液体出口。

所述的壳体具有可拆装壳体内环流式电吸附组件的结构，其包括上下底板、侧板和环状封板，上述上下底板、侧板、环状封板通过螺栓、螺母、垫片、密封圈的形式进行固定密封连接。

所述的环流式电吸附液体净化组件是由呈闭合环状布置的两个以上的电极板及电极板之间的隔离层组成，电极板可以是石墨、碳纳米管或活性炭纤维、粒状活性炭制成，两块电极板间有隔离层，隔离层是由绝缘材料制成的内部有大量液体通道的网状或孔状板。

所述的环流式电吸附液体净化组件中的每一组电极板(由两块电极板和一块隔离层组成)上开有可供液体流动的液体进口和液体出口，且液体进口和液体出口均不设闸门、阀门。

所述的环流式电吸附液体净化组件中的每一组电极板(由两块电极板和一块隔离层组成)上的液体进口和液体出口之间，设有液体阻断墙，液体阻断墙由实体绝缘材料板制成，其目的是防止液体直接从液体进口串流到液体出口，造成短路，不经过电极板间的环路，从而导致处理效率下降。

所述的电极板、隔离层以闭合环形缠绕在中心管上，中心管可以是同心圆状、同心椭圆状，也可以是其他闭合环形状，中心管内侧有开孔，与最内层电极板的进液口(或出液口)相连接。

所述的隔离层是由绝缘材料制成的内部有大量液体通道的孔状或网状板，尤其在与电极板垂直方向设有大量通孔，在与电极板平行方向留有液体通道。

所述的环流式电吸附液体净化组件中的电极板的间距(隔离层的厚度)随着液流方向变小。变小后的电极板上的进液口、出液口采用两块或两块以上同位置开孔的方式，使得液体分流，从而保持液体在电极板间的流速基本不变。

所述的环流式电吸附液体净化装置壳体内的配电装置，是由石墨膜片或耐腐蚀的金属制成的导电板，导电板与电极板连接，导电板的延长段在壳体外用金属导线与直流电源连接。壳体内的同极性电极板可以通过导电板串联连接，也可以通过导电板并联连接。

本发明的工作原理是：当直流电源通过导电板施加在正、负电极板上，待处理的液体由进液管经第一组电极板的液体进口进入第一组电极板间的隔离层，并沿着电极板间(隔离层)的环形通道流动，液体中的杂质离子、带电粒子在电场的作用下向正、负电极板迁移，并贮存在电极板表面的双电层中，使原液中的杂质离子、带电粒子得以去除。液体经一周环流后经第一组电极板的液体出口(既第二组电极板的液体进口)流入第二组电极板间的隔离层，继续前述的净化过程。当经过第N组电极板净化后，液体中带电粒子浓度明显降低，粒子吸附速度明显变慢，这时液体进入第N+1、第N+2、第N+3块电极板组成的双通道电极板组，在该电极板组中，电极板间距明显变小，但由于液体从单通道流动变为双通道(或多通道)流动，液体在电极板间的流动速度并不会加快，电极板间距的减小使得电吸附效率得到提高，液体继续在电极板间得到净化，直到最后一组电极板，从液体出口经出液管流出电吸附模块。当电吸附模块运行一段时间，正负电极板上吸附的电荷饱和或接近饱和后，由控制电路使直流电源断开，正、负电极短接，同时液体进水阀门关闭，此时，由于直流电场的消失和内部回路的形成，贮存在电极板表面双电层中的离子和带电粒子释放回到电极板间的液体中，该部分液体作为浓液排出，电极得到再生。电极再生后，由控制电路在正负电极板上施加和上一周期相反的电压，即可进入下一周期的液体净化过程。

本发明采用上述技术方案后的优点在于：1、结构简单。用缠绕结构，可采用柔性材料制作电极板和隔离层，避免了平行板结构的电吸附模块极板制作复杂，安装精度要求较高的问题，制作成本低。2、独特的电极板间距可变结构使得电吸附效率大大提高，特别是对带电粒子浓度较低的原液，净化效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是图1的剖视图

图3是本发明隔离层的一种结构示意图

图4是图3的剖视图

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，但这里的详细描述并不构成对本发明的限制。

如图1-图4所示，本发明的环流式电吸附液体净化装置，包括设有进液管(10)、出液管(11)和导电板(3)的壳体，在该壳体内设有环流式电吸附液体净化组件。

所述的壳体包括具有可拆装壳体内环流式电吸附组件的结构，其包括底板(12)、顶板(13)侧板(8)和环状封板(9)，上述顶板(13)、底板(12)、侧板(8)、环状封板(9)通过螺栓、螺母、垫片、密封圈的形式进行固定密封连接。

所述的环流式电吸附液体净化组件是由呈闭合环状布置的两个以上的电极板(1)及电极板之间的隔离层(2)组成，电极板(1)可以是石墨、碳纳米管或活性炭纤维、粒状活性炭制成，两块电极板间有隔离层(2)。

所述的电极板(1)、隔离层(2)以闭合环形缠绕在中心管(7)上，中心管(7)内侧有开孔，与最内层电极板的进液口(或出液口)(4)相连接，中心管(7)的顶部与进水管(10)连接。

所述的环流式电吸附液体净化组件中的每一组电极板由两块电极板(1)和一块隔离层(2)组成，电极板(1)上开有可供液体流动的液体进口(4)和液体出口(5)，且液体进口(4)和液体出口(5)均不设闸门、阀门。

所述的每一组电极板上的液体进口(4)和液体出口(5)之间的隔离层(2)上，设有液体阻断墙(6)，液体阻断墙由实体绝缘材料板制成。

所述的隔离层(2)是由绝缘材料制成的内部有大量液体通道的孔状或网状板，尤其在与电极板(1)垂直方向设有大量通孔，在与电极板(1)平行方向留有液体通道。其结构形式可以如图3所示(图4是图3的剖视图)：由两组相互交错的横向筋条(14)和纵向筋条(15)形成众多的网孔(16)，横向筋条(14)和纵向筋条(15)不在同一平面，从而形成平行于电极板(1)的液体通道。

所述的电极板(1)的间距或隔离层(2)的厚度随着液流方向变小。变小后的电极板上的进液口(4)、出液口(5)采用两组或两组以上电极板同位置开孔的方式，使得液体分流，从而保持液体在电极板间的流速基本不变。

所述的环流式电吸附液体净化组件壳体内的配电装置，是由石墨膜片或耐腐蚀的金属制成的导电板(3)，导电板(3)与电极板(1)连接，导电板(3)的延长段在壳体底板(12)外用金属导线与直流电源连接。壳体内的同极性电极板可以通过导电板(3)串联连接，电可以通过导电板(3)并联连接。

本发明的环流式电吸附液体净化装置，可以对各种来源的水、酒、果汁、乳制品、药品及各种化工液体进行处理。

Claims (10)

1.一种环流式电吸附液体净化装置，包括设有进液管、出液管的壳体，壳体内设有包括配电装置、两个以上的电极板和隔离层的环流式电吸附液体净化组件，隔离层位于两个极性相反的电极板之间，隔离层设有液体通道。其特征在于：电极板和隔离层呈闭合环形布置，在电极板上开有液体进口和液体出口。

2.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：环流式电吸附液体净化组件的中心设有圆形或其他闭合环形内侧有开孔的中心管。

3.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：环流式电吸附液体净化组件的中心管内顶部(或底部)与的壳体上的进液管(或出液管)相连接。

4.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：电极板和隔离层以缠绕方式布置在中心管外。

5.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：电极板上设有液体进口和液体出口。

6.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：隔离层是由绝缘材料制成的孔状或网状板，在与电极板垂直方向设有大量通孔，在与电极板平行方向留有液体通道。

7.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：电极板的间距(隔离层的厚度)随着液流方向变小。

8.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：电极板的间距(隔离层的厚度)变小后的电极板上的进液口、出液口采用两块或两块以上同位置开孔的方式。

9.如权利要求1所述的环流式电吸附液体净化装置，其特征在于：电极板上的液体进口与液体出口之间的隔离层处设有液体阻断墙。

10.如权利要求9所述的液体阻断墙，其特征在于：液体阻断墙由绝缘的实体材料制成。

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