CN104524975A - 一种富集高盐溶液的新型电渗析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富集高盐溶液的新型电渗析装置；现有的富集高盐溶液的电渗析装置存在着电流密度低，处理量小，占地面积大等缺陷；本发明由支撑板、挡板、膜堆、极板、隔流板、垫圈、支撑网和螺旋加紧装置组成；采用本发明处理高盐溶液具有富集浓度高、电流密度大、单位时间内处理量大、安全环保等优点。

Description

一种富集高盐溶液的新型电渗析装置

技术领域

本发明涉及一种电渗析装置，具体地说是一种化工行业中用于一种高盐(溶液富集的新型电渗析装置。

背景技术

在化工生产中，传统的浓缩结晶方法为蒸发浓缩结晶，能耗高；目前，有部分工艺采用电渗析设备进行提浓，但电渗析设备往往因电流密度低，电流效率不高等导致设备具有占地面积大、经济效益不高、笨重等缺陷。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种富集高盐溶液的新型电渗析装置。

为此，本发明提供如下的技术方案：

电渗析装置由支撑板(1#、14#)、挡板(2#、13#)、膜堆、极板(4#、11#)、隔流板(7#、8#)、垫圈(3#、6#、10#、12#)、支撑网(5#、9#)和螺旋加紧装置组成。

作为进一步技术方案，膜堆进一步包括：靠近极板防氧化、耐酸碱、耐高温的阳离子膜，靠近极板的一侧采用无流道隔板、在功能性阴阳离子膜二次采用有流道隔板、功能性阴阳离子膜。

作为进一步技术方案，挡板(2#、13#)内部分别设有一凹腔；所述的极板(4#、11#)置于挡板中间，使极板中有效通电部分与挡板凹腔对应；所述的垫圈(3#、6#、10#、12#)分别置于极板两侧，在靠着膜堆方向的凹腔垫圈中添加一个支撑网(5#、9#)，所述的隔流板(7#、8#)置于支撑网的中间，使形成一个极室(极板是阳极板的话，形成的是阳极室；是阴极板的话形成的是阴极室)；所述的阳离子膜和有流道的隔板形成腔室(浓缩室)，再通过不同流道方向的隔板与阴离子膜形成另一个腔室(淡化室)，然后通过不同流道方向的隔板与阳离子膜形成一个腔室(浓缩室)；所述的支撑板(1#、14#)上均开有与螺杆匹配的支撑孔，再通过螺母和弹簧垫片咬合旋紧；在阴阳极板的二侧有与外界相连的通电孔道，与外界电源导通。

作为进一步技术方案，支撑板采用喷涂后的316L不锈钢，坚固耐用。

作为进一步技术方案，挡板采用耐酸碱、耐高温的增强聚丙烯，在挡板的侧面按有极液的进出口(1#、2#、7#、8#)、淡化室入口(4#、6#)、浓缩室入口(3#、5#)。

作为进一步技术方案，挡板可以通过不同连接方式实现更优质的设备多元化利用；例如：将阴阳极室串流，可以中和电渗析过程中产生的酸碱离子，降低靠近极室的离子膜、挡板等的材质要求，还可以根据需求将阴阳极室并联，实现单独循环体系。淡化室之间、浓缩室之间同样可以根据需要来选择串、并联。

作为进一步技术方案，阴阳极板采用钛板制造。

作为进一步技术方案，垫片采用橡胶设计，具带弹性，操作过程中无渗漏现象，更环保。

作为进一步技术方案，支撑网采用碳纤维布设计，能有效阻挡固体对离子膜的破坏。

作为进一步技术方案，膜堆采用耐高温、耐氧化、耐酸碱性能良好的CMD阳膜，功能性阳膜采用CMV离子膜，阴膜采用AMV离子膜，隔板采用聚丙烯设计。

作为进一步技术方案，高盐溶液指的是含硫酸盐或氯盐的溶液。

作为进一步技术方案，膜堆中离子膜(CMD、AMV、CMV)电流密度≥600A/m²，相比于传统工艺的电渗析装置，处理量是其的4倍以上；

本发明的有益效果是：(1)过程中无需添加辅料，经济效益高；(2)操作过程中无漏液，环保安全；(3)脱盐效率达到90％以上，效果显著；(5)高盐溶液经该装置处理后，含盐溶液能提浓至130g/L以上，淡化液中含盐部分能降至1.0g/L以下。

经本发明实施后的实验效果：

(1)操作过程中无需添加辅料，经济效率高，无漏液，环保安全；

(2)实验过程中电流密度为650A/m²；

(3)氯化铵溶液经该装置处理后，NH₄Cl浓度可从58g/L提浓到130g/L以上，NH₄Cl回收率97％；

(4)淡化液中NH₄Cl浓度降至1.0g/L以下，脱盐效率达到90％以上，效果显著。

(5)采用该新型电渗析装置，废水电渗析富集电耗为≤36kwh/m³。

附图说明

附图1：连接装置图

其中：(1、14)-支撑板，(2、13)-挡板，(3、6、10、12)-垫片，(4、11)-极板，(5、9)支撑网，(7、8)镉流板

附图2：膜堆示意图

其中：(1、5)-阳膜，(2、4)-有流道隔板，3-阴膜

附图3：挡板示意图

(1、7)-极室出口，(2、8)-极室入口，3-淡化室入口，4-浓缩室入口，5-淡化室出口，6-淡化室入口

具体实施方式

如附图1和附图2所示，该装置组装支撑板、挡板、极板、支撑网等，30张AMV阴膜和29张CMV阳膜，用不同流道的隔板将阴阳离子膜隔开，分解成一个淡化室、一个浓缩室和极室。其中极室是将阴极室和阳极室串联，中和电渗析在极室中产生的H⁺、OH^-，并通过极室储槽中的极液循环，浓缩室和淡化室中储液泵至电渗析装置形成一个单独的循环体系。低浓度氯化铵溶液加入到淡化液储槽通过电渗析装置中阴阳离子膜后，使得淡化室溶液中氯化铵迁移至浓缩室，进而在浓缩液储槽中收集，提高氯化铵溶液富集后浓度。电渗析装置中液体从下端口进入，上端口流出，保证电渗析槽内充满液体，降低电流阻力。

电流密度为700A/m²，极室储槽内为100g/L氯化铵溶液，淡化室储槽加入未处理料液，浓缩室为处理后料液。

低浓度氯化铵料液通过前序管道加入到淡化液储槽中，控制进液温度为(40～50)℃，pH为4-9。通过电渗析富集装置，使得淡化室料液中氯化铵通过离子交换膜进入浓缩室，进而在浓缩液储槽中收集，控制浓缩液循环比例，使得浓缩后液浓度富集至13％以上，氯化铵富集料液进入后续蒸发浓缩工序。

Claims (10)

1.一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：电渗析装置由支撑板(1#、14#)、挡板(2#、13#)、膜堆、极板(4#、11#)、隔流板(7#、8#)、垫圈(3#、6#、10#、12#)、支撑网(5#、9#)和螺旋加紧装置组成；膜堆包括靠近极板采用防氧化、耐酸碱、耐高温的阳离子膜，靠近极板的一侧采用无流道隔板、在功能性阴阳离子膜二侧采用有流道隔板、功能性阴阳离子膜。

2.如权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的挡板(2#、13#)内部分别设有一凹腔；所述的极板(4#、11#)置于挡板中间，使极板中有效通电部分与挡板凹腔对应；所述的垫圈(3#、6#、10#、12#)分别置于极板两侧，在靠着膜堆方向的凹腔垫圈中添加一个支撑网(5#、9#)，所述的隔流板(7#、8#)置于支撑网的中间，使形成一个极室；所述的阳离子膜和有流道的隔板形成腔室(浓缩室)，再通过不同流道方向的隔板与阴离子膜形成另一个腔室(淡化室)，然后通过不同流道方向的隔板与阳离子膜形成一个腔室(浓缩室)；所述的支撑板(1#、14#)上均开有与螺杆匹配的支撑孔，再通过螺母和弹簧垫片咬合旋紧；在阴阳极板的二侧有与外界相连的通电孔道，与外界电源导通。

3.如权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的支撑板采用喷涂后的316L不锈钢，坚固耐用。

4.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的挡板采用耐酸碱、耐高温的增强聚丙烯，在挡板的侧面按有极液的进出口(1#、2#、7#、8#)、淡化室入口(4#、6#)、浓缩室入口(3#、5#)。

5.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置：其特征在于，所述的挡板可以通过不同连接方式实现更优质的设备多元化利用，可以将阴阳极时串流，还可以根据需求将阴阳极室并联，实现单独循环体系；淡化室之间和浓缩室同样可以根据需要来选择串、并联。

6.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的阴阳极板采用钛板制造。

7.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的垫片采用橡胶设计，具带弹性，操作过程中无渗漏现象，更环保。

8.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的支撑网采用碳纤维布设计，能有效阻挡固体对离子膜的破坏。

9.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的膜堆采用耐高温、耐氧化、耐酸碱性能良好的CMD阳膜，功能性阳膜采用CMV离子膜，阴膜采用AMV离子膜，隔板采用聚丙烯设计。

10.根据权利要求1所述的一种富集高盐溶液的新型电渗析装置，其特征在于：所述的膜堆中离子膜(CMD、AMV、CMV)电流密度≥600A/m²。