CN105600886A - 静电除盐系统及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
静电除盐系统及其试验方法，包括进水水箱、除盐装置和出水水箱，进水水箱和除盐装置之间通过进水管路连通，除盐装置和出水水箱之间通过出水管路连通，进水管路上按液体流通方向设置有水泵和液体流量计，除盐装置上连接有电导率测定仪；除盐装置包括外壳体，外壳体左右两侧分别开设有进水口和出水口，外壳体内设有若干平行且间隔设置的电极板，一侧电极板连接直流稳压电源的正极，另一侧连接负极，相邻两块电极板上下交错设置；电极板包括矩形钢板，矩形钢板两侧面均粘结有活性炭纤维布。本发明结构简单、操作简便、制作成本低、电极板吸附性能好、除盐效果好、除盐效率高，并且能够调节进水流量测得最佳除盐效果下的最佳进水流量。
Description
技术领域
本发明属于盐水淡化技术领域，尤其涉及一种静电除盐系统及其试验方法。
背景技术
海水和苦咸水淡化，是解决全球淡水资源匮乏的关键，海水和苦咸水淡化即利用海水或苦咸水脱盐生产淡水。目前我国人均水资源量约为2100m3，为世界人均占有量的1/4，我国已被联合国列为13个最缺水国之一，沿海工业城市人均水资源量大部分低于500m3，处于极度缺水状态，大力发展海水或苦咸水淡化市场已经是当务之急。静电除盐技术在目前所用的海水或苦咸水的淡化方法中发展迅速，静电除盐技术的基本原理为：含离子的原水进入由阴、阳电极形成的通道，在通道中，原水中阴、阳离子或带电粒子受到电场力作用而向极性相反的电极迁移，最终被电极表面的双电层所吸附，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面浓缩而实现水的净化。电极材料是影响静电除盐技术的重要因素，目前所使用的电极材料吸附性能低，材料的制作成本高，静电除盐效率低，难以满足需求；进水流量也是影响静电除盐效果的一个重要因素，需要通过试验装置来测得最佳进水流量；而且现有的静电除盐装置除盐效率低，除盐效果差，难以满足需求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作简便、制作成本低、电极板吸附性能好、除盐效果好、除盐效率高，并且能够调节进水流量的静电除盐系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：静电除盐系统，包括进水水箱、除盐装置和出水水箱，进水水箱和除盐装置之间通过进水管路连通，除盐装置和出水水箱之间通过出水管路连通，进水管路上按液体流通方向依次设置有水泵和液体流量计，除盐装置上连接有电导率测定仪；除盐装置包括由有机玻璃制成的呈长方体结构的外壳体，外壳体左右两侧分别开设有进水口和出水口，进水口与进水管路相连接，出水口与出水管路相连接，外壳体内设有若干平行且间隔设置的电极板，相邻两块电极板的极性相反并且上下交错设置，各电极板交替连接在外壳体的顶壁和底壁上；电极板包括由不锈钢材料制成的矩形钢板，矩形钢板两侧面均通过导电性环氧树脂层粘结有活性炭纤维布，活性炭纤维布外侧包裹有不锈钢钢丝网，矩形钢板上均匀开设有若干圆孔，圆孔内穿设有丝线，丝线交替通过所述各圆孔左右穿插将所述活性炭纤维布缝合紧贴在矩形钢板上。
每块电极板的外加电压为1.5伏，相邻两块电极板之间的间距为1.5毫米。
采用两个以上除盐装置通过连接管路串联在液体流量计与出水水箱之间，每个除盐装置均连接有电导率测定仪。
本发明的目的还在于提供一种静电除盐系统的测定最佳进水流量的试验方法，能够通过调节进水流量测定得出最佳除盐效果下的最佳进水流量。
为实现上述发明目的，本发明的静电除盐系统的测定最佳进水流量的试验方法依次包括以下步骤：
（1）沿水的流向，将第一个除盐装置的进水口通过进水管路与进水水箱相连通，第一个除盐装置的出水口通过连接管路与第二个除盐装置的进水口相连通，将第二个除盐装置的出水口通过出水管路与出水水箱相连通，进水管路上按液体流通方向依次安装上水泵和液体流量计，将电导率测定仪与除盐装置连接；
（2）启动水泵，根据液体流量计的示数调节水泵控制进水流量，将进水流量控制在试验人员预定的流量值，待进水流量稳定后，记下液体流量计上的数值，通过电导率测定仪监测除盐装置内水流的电导率，每隔一分钟记录下除盐装置内水流的电导率，并作出电导率随时间的变化曲线图；
（3）执行一次步骤（2）为一次流量试验，调节水泵，使进水流量与新的预定流量值相适应，然后重复继续执行步骤（2）的操作进行流量试验，总计进行三次以上流量试验；
（4）每次执行步骤（2）进行流量试验均得到特定流量下电导率随时间变化曲线图，最终通过比较不同进水流量下电导率随时间变化曲线图，得出最佳进水流量。
步骤（2）中，当电导率测定仪监测到的电导率逐渐上升后，除盐装置失效，断开在电极板上施加的电压，直接向除盐装置内通入原水进行反洗。
采用上述技术方案，本发明具有如下优点：
1、本发明的静电除盐系统的测定最佳进水流量的试验方法，根据液体流量计调节水泵控制进水流量，待进水流量稳定后，记下液体流量计上的数值，通过电导率测定仪监测除盐装置内水流的电导率，并记录下电导率随时间的变化值，并作出电导率随时间的变化曲线图；通过调节水泵改变进水流量，并记下液体流量计的数值，进行多次试验，从而得出最佳进水流量；采用电导率测定仪监测水样的电导率，水样中离子浓度与其电导率有关，离子浓度越高，电导率越大，通过检测水样的电导率来反应除盐效果，当电导率测定仪监测到的电导率过高，达不到要求时，则是除盐装置失效，需要进行反洗再生，此时断开在电极板上施加的电压，直接通入原水进行反洗，出水是高浓度水，无二次污染，可以直接排放或者循环利用；
2、本发明采用多块电极板平行且间隔设置在外壳体内，相邻两块电极板的极性相反并且上下交错设置，并且各电极板交替连接在外壳体的顶壁和底壁上，使得从进水口中流入的水流在电极板之间呈W形（折线形）流动，从而延长进水与电极板的接触时间，充分利用了电极板表面积，实现更有效的除盐，使得除盐效果更好；在每块电极板上施加1.5伏的电压，相邻两块电极板之间的间距设置为1.5毫米，在上述情况下，除盐效果最佳；
3、本发明的电极板采用活性炭纤维布通过导电性环氧树脂层粘结在矩形钢板两侧，并采用丝线穿设在矩形钢板的圆孔内，丝线交替通过所述各圆孔左右穿插将所述活性炭纤维布缝合紧贴在矩形钢板上，采用不锈钢钢丝网包裹在活性炭纤维布外侧起到紧固和保护作用，活性炭纤维布作为电极材料具有比表面积大、导电性强、化学性能稳定、极化性能好、价格低廉等特点；导电性环氧树脂层对金属和非金属材料的表面具有优异的粘结强度，可以有效地将活性炭纤维布粘结在矩形钢板上，并且介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好；
4、采用多个本发明的除盐装置串联使用，大大提高了除盐效果，本发明结构简单，便于安装，操作简便，提高了除盐效率。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的除盐装置的结构示意图；
图3是本发明的电极板的结构示意图；
图4是本发明的矩形钢板的结构示意图；
图5是本发明中流量试验的电导率随时间的变化曲线图。
具体实施方式
图1中箭头所示方向为水的流动方向。
如图1-4所示，静电除盐系统，包括进水水箱1、除盐装置2和出水水箱3，进水水箱1和除盐装置2之间通过进水管路4连通，除盐装置2和出水水箱3之间通过出水管路5连通，进水管路4上按液体流通方向依次设置有水泵6和液体流量计7，除盐装置2上连接有电导率测定仪8；除盐装置2包括由有机玻璃制成的呈长方体结构的外壳体9，外壳体9左右两侧分别开设有进水口10和出水口11，进水口10与进水管路4相连接，出水口11与出水管路5相连接，外壳体9内设有若干平行且间隔设置的电极板12，相邻两块电极板12的极性相反并且上下交错设置，各电极板12交替连接在外壳体9的顶壁和底壁上。本发明工作时使用外置的直流稳压电源作为电极板的能量来源；将直流稳压电源的正极与连接在外壳体9顶壁的电极板连接，将直流稳压电源的负极与连接在外壳体9底壁的电极板连接；电极板12包括由不锈钢材料制成的矩形钢板13，矩形钢板13两侧面均通过导电性环氧树脂层14粘结有活性炭纤维布15，活性炭纤维布15外侧包裹有不锈钢钢丝网，矩形钢板13上均匀开设有若干圆孔16，圆孔16内穿设有丝线，丝线交替通过所述各圆孔16左右穿插将所述活性炭纤维布15缝合紧贴在矩形钢板13上。不锈钢钢丝网、丝线和直流稳压电源均为本领域的现有常规技术，图中未标示出不锈钢钢丝网、丝线和直流稳压电源。
每块电极板12的外加电压为1.5伏，相邻两块电极板12之间的间距为1.5毫米。
采用两个以上除盐装置2通过连接管路17串联在液体流量计7与出水水箱3之间，每个除盐装置2均连接有电导率测定仪8。
其中水泵6、液体流量计7和电导率测定仪8均为本领域常规现有技术，其具体结构不再详述。
测定静电除盐系统的最佳进水流量的试验方法：依次包括以下步骤：
（1）沿水的流向，将第一个除盐装置2的进水口10通过进水管路4与进水水箱1相连通，第一个除盐装置2的出水口11通过连接管路17与第二个除盐装置2的进水口10相连通，将第二个除盐装置2的出水口11通过出水管路5与出水水箱3相连通，进水管路4上按液体流通方向依次安装上水泵6和液体流量计7，将电导率测定仪8与除盐装置2连接；
（2）启动水泵6，根据液体流量计7的示数调节水泵6控制进水流量，将进水流量控制在试验人员预定的流量值，待进水流量稳定后，记下液体流量计7上的数值，通过电导率测定仪8监测除盐装置2内水流的电导率，每隔一分钟记录下除盐装置2内水流的电导率，并作出电导率随时间的变化曲线图；
（3）执行一次步骤（2）为一次流量试验，调节水泵6，使进水流量与新的预定流量值相适应，然后重复继续执行步骤（2）的操作进行流量试验，总计进行三次流量试验；本实施例中三次流量值依次设定为20L/h（升/小时）、30L/h和40L/h，将三次流量试验的电导率随时间的变化曲线图绘制在一张表上得到图5，由图5可知，当进水流量20L/h时，在前5分钟预排阶段，出水电导率由135μS/cm（微秒/厘米）急剧下降到28μS/cm，检测到硬度（以CaCO3计）由181mg/L（毫克/升）下降到25mg/L，到45分钟时，出水电导率上升到135μS/cm，与原水电导率相同，此后出水电导率几乎不再变化，说明除盐装置2不再具有除盐效果，需要进行反洗再生；
（4）每次执行步骤（2）进行流量试验均得到特定流量下电导率随时间变化曲线图，最终通过比较不同进水流量下电导率随时间变化曲线图，得出最佳进水流量。
步骤（2）中，当电导率测定仪8监测到的电导率逐渐上升后，除盐装置2失效，断开在电极板12上施加的电压，直接向除盐装置2内通入原水进行反洗。
本发明在工作使用时，先将活性炭纤维布15通过导电性环氧树脂层14粘结在矩形钢板13两侧面，采用丝线穿设在矩形钢板13的圆孔16内，丝线交替通过所述各圆孔16左右穿插将所述活性炭纤维布15缝合紧贴在矩形钢板13上，采用不锈钢钢丝网包裹在活性炭纤维布15外侧起到紧固和保护作用，制成电极板12，然后将多块电极板12平行且间隔设置在外壳体9内，相邻两块电极板12的极性相反并且上下交错设置，并使各电极板12交替连接在外壳体9的顶壁和底壁上，相邻两块电极板12之间的间距设置为1.5毫米，制成除盐装置2，使得从进水口10中流入的水流在电极板12之间呈W形（折线形）流动，在每块电极板12上施加1.5伏的电压；将除盐装置2的进水口10和出水口11分别通过进水管路4和出水管路5与进水水箱1和出水水箱3相连通，进水管路4上按液体流通方向设置有水泵6和液体流量计7，除盐装置2上连接有电导率测定仪8；启动水泵6，根据液体流量计7调节水泵6控制进水流量，待进水流量稳定后，记下液体流量计7上的数值，通过电导率测定仪8监测除盐装置2内水流的电导率，并记录下电导率随时间的变化值，并作出电导率随时间的变化曲线图；通过调节水泵6改变进水流量，并记下液体流量计7的数值，进行多次试验，从而得出最佳进水流量。
在上述过程中，当电导率测定仪8监测到的电导率过高，达不到要求时，则是除盐装置2失效，需要进行反洗再生，此时断开在电极板12上施加的电压，直接通入原水进行反洗，出水是高浓度水，无二次污染，可以直接排放或者循环利用。当需要进一步提高除盐效果时，可串联多个除盐装置2。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.静电除盐系统，其特征在于：包括进水水箱、除盐装置和出水水箱，进水水箱和除盐装置之间通过进水管路连通，除盐装置和出水水箱之间通过出水管路连通，进水管路上按液体流通方向依次设置有水泵和液体流量计，除盐装置上连接有电导率测定仪；除盐装置包括由有机玻璃制成的呈长方体结构的外壳体，外壳体左右两侧分别开设有进水口和出水口，进水口与进水管路相连接，出水口与出水管路相连接，外壳体内设有若干平行且间隔设置的电极板，相邻两块电极板的极性相反并且上下交错设置，各电极板交替连接在外壳体的顶壁和底壁上；电极板包括由不锈钢材料制成的矩形钢板，矩形钢板两侧面均通过导电性环氧树脂层粘结有活性炭纤维布，活性炭纤维布外侧包裹有不锈钢钢丝网，矩形钢板上均匀开设有若干圆孔，圆孔内穿设有丝线，丝线交替通过所述各圆孔左右穿插将所述活性炭纤维布缝合紧贴在矩形钢板上。
2.根据权利要求1所述的静电除盐系统，其特征在于：每块电极板的外加电压为1.5伏，相邻两块电极板之间的间距为1.5毫米。
3.根据权利要求1或2所述的静电除盐系统，其特征在于：采用两个以上除盐装置通过连接管路串联在液体流量计与出水水箱之间，每个除盐装置均连接有电导率测定仪。
4.测定权利要求3中所述静电除盐系统的最佳进水流量的试验方法：其特征在于依次包括以下步骤：
（1）沿水的流向，将第一个除盐装置的进水口通过进水管路与进水水箱相连通，第一个除盐装置的出水口通过连接管路与第二个除盐装置的进水口相连通，将第二个除盐装置的出水口通过出水管路与出水水箱相连通，进水管路上按液体流通方向依次安装上水泵和液体流量计，将电导率测定仪与除盐装置连接；
（2）启动水泵，根据液体流量计的示数调节水泵控制进水流量，将进水流量控制在试验人员预定的流量值，待进水流量稳定后，记下液体流量计上的数值，通过电导率测定仪监测除盐装置内水流的电导率，每隔一分钟记录下除盐装置内水流的电导率，并作出电导率随时间的变化曲线图；
（3）执行一次步骤（2）为一次流量试验，调节水泵，使进水流量与新的预定流量值相适应，然后重复继续执行步骤（2）的操作进行流量试验，总计进行三次以上流量试验；
（4）每次执行步骤（2）进行流量试验均得到特定流量下电导率随时间变化曲线图，最终通过比较不同进水流量下电导率随时间变化曲线图，得出最佳进水流量。
5.根据权利要求4所述的测定最佳进水流量的试验方法，其特征在于：步骤（2）中，当电导率测定仪监测到的电导率逐渐上升后，除盐装置失效，断开在电极板上施加的电压，直接向除盐装置内通入原水进行反洗。
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