CN103816806A

CN103816806A - 电渗析隔板

Info

Publication number: CN103816806A
Application number: CN201410036983.4A
Authority: CN
Inventors: 吴春金; 周慧婷; 杜春慧; 吴礼光
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103816806B

Abstract

本发明公开了一种电渗析隔板，包括板框，所述板框上设有导液孔以及连通导液孔和板框中心空腔的布水流道，每条布水流道至少分为两段，各段布水流道交错设于板框的两个侧面，相邻的两段布水流道通过贯穿板框的穿孔连通。本发明通过将每条布水流道分成多段，然后交错设置在两个侧面上，在相同数量的布水通道的条件下，可以增加离子交换膜与隔板之间的密封性能。

Description

电渗析隔板

技术领域

本发明涉及电渗析技术领域，尤其涉及一种电渗析隔板。

背景技术

电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场的作用下以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化。电渗析隔板是电渗析装置的必备部件之一，其作用是在阴膜和阳膜直接产生一定的间隙，形成浓淡隔室，为电渗析装置的正常运行提供隔室的水流及电流的传导。

一般说来，在设计电渗析隔板时，需要考虑以下二个因素：

1、电渗析膜与隔板之间的密闭性，防止浓淡隔室中的液体从膜与隔板的界面上渗漏，以保障装置的正常运行。

如CN2805896Y公开了一种化工分离膜器电渗析的隔板，隔板的中心部位为液流通道支撑网，周边部位为隔板框，隔板框的上、下部位分别设有进出液孔和配集液孔，配集液孔与液流通道支撑网上、下部位之间分别设有布液槽流道，布液槽流道为圆柱形暗沟，虽然可以避免渗漏，但隔板本身厚度很小，暗沟加工非常困难，而且只能加工呈直线型，布液槽流道长度较短。

CN2889468Y公开了一种防内漏的电渗析器隔板，它具有板框体，板心隔网，板框体两端对称开设的水通道，以及连接于水通道与板心隔网之间的布水流道，而所述水通道为圆柱孔，各相邻水通道的中心间距大于80mm，布水流道的每条流道宽为1.0～1.5mm，各流道间距大于2.7mm。该专利通过减少布水流道数量和密度，防止选择性膜与隔板贴合时凹陷，出现泄漏，因为布水流道减少，装置处理能力也大幅降低。

2、漏电流导致的能量损失，电渗析装置在正常运行过程中，由于布水流道中的水流也存在一定的电流，这部分电流（称之为漏电流或者寄生电流）对脱盐没有贡献，却导致能量损失，电流大小与布水流道的长度存在一定的关系（葛道才，任庆春译，离子交换膜基本原理及应用，pp194-199），布水流道越短，漏电流则越大，电渗析装置的电流效率越低，能量损失则越大。

CN201482423U公开了一种电渗析隔板，其主体板为平面板中空框架结构，中空部分为隔室，主体板两端有多个导液孔，其中有与本层隔板的隔室相通的开放导液孔和经过本层隔板但与本层的隔室不相通的闭合导液孔，在主体板两端部和两侧边设置有自开放导液孔流向隔室的槽状液体流道。该隔板确实延长了布水流道的长度，但是也同时降低了隔板中心水通道的面积，导致膜有效面积减小（电渗析膜的有效面积为隔板中水流通过部分的面积），设备成本提高。

发明内容

本发明提供了一种电渗析隔板，该电渗析隔板在不减小布水流道数量和长度的前提下，提高离子交换膜与隔板之间的密闭性。

一种电渗析隔板，包括板框，所述板框上设有导液孔以及连通导液孔和板框中心空腔的布水流道，每条布水流道至少分为两段，各段布水流道交错设于板框的两个侧面，相邻的两段布水流道通过贯穿板框的穿孔连通。

本发明所述的两个侧面是指隔板与离子交换膜贴合的两个侧面，所述布水流道为设于该两个侧面的水槽，所述交错设于板框的两个侧面是指任意两段相邻的布水流道设于板框两个不同的侧面。

如果布水流道设置过于密集，离子交换膜在长期使用后容易变形陷入布水流道，使得它与隔板之间发生泄漏。而本发明将每条布水流道分成多段，并且各段交错分布在板框的两个侧面上，不让布水流道都集中在一个侧面上，可以让布水流道分布显得更为稀疏，因此在不减少布水流道数量和长度的前提下，增加了离子交换膜与隔板之间的密闭性。

所述板框的材质为EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），EVA中醋酸乙烯含量为5%～30%，厚度为0.5mm～1.5mm。

EVA弹性薄板由于具有一定的弹性，所制得的隔板与离子交换膜，特别是与均相离子交换膜或双极膜之间能够很好地贴合，密封性比较好，不会出现膜堆内部的串漏和膜堆边缘的外漏。

所述板框的中心空腔边沿连通布水流道的位置向内侧形成凸起，相应也增加了布水流道的长度，从而减少漏电损失，而且不会大幅度减小中央空腔的面积，即离子交换膜的有效面积。

布水流道可以分成为多段，如2～5段，但段数越多，加工难度越大，优选的，每条布水流道分为两段，加工最为方便。

相邻两条布水流道的分段布置方式相交错，所谓相交错是指相邻两条布水流道序号相同的段不在同一侧面，让布水流道在两个侧面分布更为稀疏，增加隔板与离子交换膜之间的密封性。

所述布水流道靠近板框中心空腔部分的宽度或与相邻布水流道的间距逐渐增加，总体形成喇叭状的结构，可以减小从导液孔至框体内部的流道阻力，从而提高水通量。

所述布水流道从导液孔弯曲延伸至板框的中心空腔，同样是为了增加布水流道的有效长度。

所述布水流道的深度为板框厚度的60～85%。

所述布水流道的宽度为0.5～2.5mm，每个导液孔对应设置8～16条布水流道；所述导液孔的规格为20～35mm×10～15mm。

所述穿孔宽度与布水流道的宽度相同，可以垂直贯穿板框，也可以倾斜成一定角度。

本发明通过将每条布水流道分成多段，然后交错设置在两个侧面上，在相同数量的布水通道的条件下，让布水通道分布更为稀疏，可以增加离子交换膜与隔板之间的密封性能。

附图说明

图1为本发明电渗析隔板的结构示意图。

图2为图1中A局部的放大图。

图3为本发明布水流道局部的剖面图。

图4为实施例1四组并联设置的电渗析装置隔室流量测试示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1～3所示，一种电渗析隔板，包括大小为200×400mm的板框1，板框1由EVA树脂制成，厚度大致为0.85mm，中心空腔布设有隔网2，隔网2材质为pp，厚度为0.80mm。

板框1的上下两端设有导液孔3，导液孔3分为两组，其中一组为通过布水流道4与本层板框的中心空腔连通的开放导液孔31，另一组为不与本层板框的中心空腔连通的封闭导液孔32，开放导液孔31与封闭导液孔32间隔布置。本实施导液孔3的形状为矩形，规格为20×10mm，也可以是圆形或椭圆形。

本发明的改进主要在于布水流道的结构，传统的布水流道都集中在板框1的其中一个侧面，这样导致布水流道分布过于密集，离子交换膜长期使用后会变形陷入布水流道中，导致出现外漏或串漏的现象。为改进该缺点，有些电渗析隔板将布水流道设置为暗沟，但由于隔板厚度很小，加工困难，另外只能加工成直线型，会增加使用时寄生电流的浪费。

本发明每条布水流道4被分成多段，并且各段交错设于板框1的两个侧面，相邻的两段布水流道通过穿孔5连通。相邻两条布水流道4的分段布置形式是相交错的，可以让布水流道各段在板框1的两个侧面分布更为稀疏，有助于提隔板与离子交换膜的密封性。布水流道的段数以两段为宜，结构简单，加工方便，当然也可以是2段以上，如5～10段。布水流道的宽度一般在0.5～2.5mm，深度为0.68mm，每个开放导液孔31对应设置8条布水流道4。

为增加布水流道的长度，中心空腔连接布水流道4的位置向内形成凸起6，凸起6边缘到隔板端边的距离为85mm，而中心空腔没有凸起的位置到隔板端边的距离为60mm。如图2所示，布水流道4从导液孔弯曲延伸到凸起6，起始位置的宽度为1mm，从弯曲处开始宽度变为1.2mm，并且间距在逐渐增加。

本发明根据EVA中醋酸乙烯含量不同（5%、15%、25%和35%）制备了四种与以上结构相同的电渗析隔板，将电渗析隔板分别用均相离子交换膜（厂家型号：北京廷润膜技术开发有限公司JAM-II型均相阴离子交换膜与JCM-II型均相阳离子交换膜）10对半（阴膜10张、阳膜11张）组装成200×400mm的电渗析膜堆（分别记为M1、M2、M3、M4），膜堆浓、淡隔室均为10个，四组膜堆以同样大小的夹紧压力进行组装。然后将四组膜堆按图4所示以并联的方式用泵供水，在相同的操作压力（PI压力表显示）下，检测各膜堆的浓、淡水隔室流量（流量计FI显示）的大小。调节进水流量大小，使压力为0.05MPa下，测得流量大小的比例如表1所示。

表1不同醋酸乙烯含量的EVA薄板制得的电渗析隔板的测试结果

	M1（5%）	M2（15%）	M3（25%）	M4（35%）
					FI浓水出	1	1.003	0.996	0.936
FI淡水出	1	0.997	0.993	0.929
					密封情况	无外漏	无外漏	无外漏	无外漏

注：分别以M1膜堆的浓水出、淡水出流量为基准，M2、M3、M4浓水出、淡水出分别与M1浓水出、淡水出的比例。

从表中可以看出，四种型号的膜堆在长时间运行过程中均无外漏发生；M2、M3的浓、淡水出的流量与M1的浓、淡水流量相差不多，而M4的浓、淡水流量要低得比较多，说明EVA隔板中醋酸乙烯含量较高（35%）的情况下，可能存在因弹性较高而被压密的情况，尤其是布水流道处，压密可导致布水流道变形而使水流受阻，导致浓、淡水出水流量变小。

实施例2

用200×400mm均相离子交换膜20对，与醋酸乙烯含量为15%的电渗析隔板40张，按照电渗析膜堆的安装顺序要求组装成膜堆，浓淡室的进水浓度为1000mg/L的NaCl溶液，流量均为0.5m3/h，测试电压为30V直流电，膜堆的进水压力为0.05MPa，测试表明，膜堆长时间运行无外漏，膜堆的一次脱盐率达39%。

实施例3

隔板长800mm，宽400mm，板框1采用醋酸乙烯含量为15%EVA薄板制成，厚度0.9mm，隔网2厚度为0.80mm。导液孔3为6个25×15mm的矩形孔，每个开放导液孔31对应设置12条深度为0.72mm的布水流道4，穿孔5的长度1.5mm，布水流道4的起始宽度为1.2mm，弯曲部分经圆弧后宽度增加为1.5mm，起始段相邻布水流道的间距为1.2mm，凸起6边沿离开板框1的端边距离为90mm，其余同实施例1。

按照实施例1的方法组成膜堆，浓淡室的进水浓度为1000mg/L的NaCl溶液，流量均为1m³/h，测试电压为30V直流电，膜堆的进水压力为0.05MPa，测试表明，膜堆长时间运行无外漏，膜堆的一次脱盐率达45%。

实施例4

隔板长1600mm，宽800mm，板框1采用醋酸乙烯含量为15%EVA薄板制成，厚度0.8mm，隔网2厚度为0.70mm。导液孔3为10个35×15mm的矩形孔，每个开放导液孔31对应设置16条深度为0.64mm的布水流道4，穿孔5的长度1.0mm，布水流道4的起始宽度为1.2mm，弯曲部分经圆弧后宽度增加为1.5mm，起始段相邻布水流道的间距为1.2mm，凸起6边沿离开板框1的端边距离为90mm，其余同实施例1。

按照实施例1的方法组成膜堆，浓淡室的进水浓度为1000mg/L的NaCl溶液，流量均为2.5m³/h，测试电压为30V直流电，膜堆的进水压力为0.05MPa，测试表明，膜堆长时间运行无外漏，膜堆的一次脱盐率达51%。

Claims

1.一种电渗析隔板，包括板框，所述板框上设有导液孔以及连通导液孔和板框中心空腔的布水流道，其特征在于，每条布水流道至少分为两段，各段布水流道交错设于板框的两个侧面，相邻的两段布水流道通过贯穿板框的穿孔连通。

2.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述板框的中心空腔边沿连通布水流道的位置向内侧形成凸起。

3.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，每条布水流道分为两段。

4.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，相邻两条布水流道的分段布置方式相交错。

5.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述水流道靠近板框中心空腔部分的宽度或与相邻布水流道的间距逐渐增加。

6.如权利要求1～3任一所述的电渗析隔板，其特征在于，所述布水流道从导液孔弯曲延伸至板框的中心空腔。

7.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述布水流道的深度为板框厚度的60～85%。

8.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述布水流道的宽度为0.5～2.5mm，每个导液孔对应设置8～16条布水流道。

9.如权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述板框的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物，厚度为0.5mm～1.5mm。

10.如权利要求9所述的电渗析隔板，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为5%～30%。