CN107082516A - 一种去除循环水中氯离子的系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除循环水中氯离子的系统，包括电吸附装置、电解除氯装置、氢气收集装置和氯气再利用装置，电吸附装置与电解除氯装置相连，所述的电解除氯装置与氢气收集装置相连，电解除氯装置与氯气再利用装置相连，电吸附装置包括电吸附阳极板和电吸附阴极板，电解除氯装置包括电解除氯阳极板和电解除氯阴极板，电解除氯阳极板与电解除氯阴极板之间设有离子交换膜。与现有技术相比，本发明使用电吸附装置除去水中的可溶性盐后，提高了循环水浓缩倍数，此时水中氯离子浓度不断提高，采用了隔膜电解原理来电解循环水中高浓度氯离子，以去除循环水中的氯离子，解决了循环水系统除氯、杀菌、灭藻等一系列问题，具有环保节能的效果。

Description

一种去除循环水中氯离子的系统及处理方法
技术领域
本发明涉及循环水处理技术领域，尤其涉及的是一种去除循环水中氯离子的系统及处理方法。
背景技术
随着我国工业化进程的不断加快，工业用水量迅速增加，而水资源的严重不足，超限度开采和水污染的加剧，使本来已经紧张的水资源供需矛盾更加突出。工业用水量约占城市总用水量的70％以上，而加强工业循环冷却水系统的运行与管理，是工业节水的重要措施之一。提高循环水浓缩倍数是目前比较可行和有效的一种节水途径，但在浓缩倍数提高的同时，循环水中各种离子浓度不断上升，特别是氯离子的增加引起各方面的关注和疑虑。氯离子是一种强腐蚀性离子，离子半径小，穿透性强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，是引起点蚀的主要原因。为此，循环水中氯离子浓度的控制尤为重要。为了防止由于循环水浓缩倍数增加而引起的氯离子浓度超标，传统减少循环水中氯离子浓度的方法是定期采取排污置换的方式降低氯离子浓度，由此，造成工业用水量和污水排放量增加，导致水资源浪费。因此，我们需要研发一种去除循环水中氯离子的系统及处理方法，解决现有技术中的循环水中氯离子去除困难且成本高的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的循环水中氯离子去除困难且成本高的问题，提供了一种去除循环水中氯离子的系统，本发明的另一目的在于提供一种去除循环水中氯离子的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种去除循环水中氯离子的系统，其特征在于：包括电吸附装置、电解除氯装置、氢气收集装置和氯气再利用装置，所述的电吸附装置通过第一水管与电解除氯装置相连，所述的电解除氯装置通过第二水管与氢气收集装置相连，所述的电解除氯装置通过第三水管与氯气再利用装置相连，所述的电吸附装置包括电吸附阳极板和电吸附阴极板，所述的电解除氯装置包括电解除氯阳极板和电解除氯阴极板，所述的电解除氯阳极板与电解除氯阴极板之间设有离子交换膜。
优选的，所述的电吸附装置的侧壁上设有第一通道，所述的电解除氯装置的侧壁上还设有第二通道。
作为优选，所述的第一水管上还设有阀门。
一种去除循环水中氯离子的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、电吸附除盐：循环水从电吸附装置的一端进入电吸附阳极板和电吸附阴极组成的空间，循环水在阴、阳极板之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极板吸附并储存在双电层内；
S2、电解除氯：被去除离子的高浓度循环水经过阀门和管道流向电解除氯装置通过装置中的离子交换膜将氯离子阻隔在电解除氯阳极板所在空间内，使电解除氯阳极板发生析氯反应产生Cl2；
S3、氯气再利用：将产生的Cl2通入氯气再利用装置使其均匀反应将产生的次氯酸水溶液通入循环水中，使其与水发生作用生成次氯酸，次氯酸的强氧化性可对循环水进行有效的杀菌、灭藻。
S4、析出氢气：此时阴极在无氧的情况下会发生析氢反应产生H2和OH-，阴极产生的H2通过氢气收集装置收集保存，产生的OH-由于离子交换膜的逆流原理，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水保证了髙碱度，可保证电解除氯装置的可靠运行，最终通过第二通道将除氯后的循环水再引入循环水系统中重复利用。
本发明提供的一种去除循环水中氯离子的系统，包括电吸附装置、电解除氯装置、氢气收集装置和氯气再利用装置，所述的电吸附装置通过第一水管与电解除氯装置相连，所述的电解除氯装置通过第二水管与氢气收集装置相连，所述的电解除氯装置通过第三水管与氯气再利用装置相连，所述的电吸附装置包括电吸附阳极板和电吸附阴极板，所述的电解除氯装置包括电解除氯阳极板和电解除氯阴极板，所述的电解除氯阳极板与电解除氯阴极板之间设有离子交换膜。
本发明的处理方法通过电吸附装置的初步除盐使循环水中的氯离子浓度大幅增加，将高氯的循环水在通入隔膜槽电解装置中，隔膜槽电解装置一般采用逆流原理向阳极室连续供给高氯浓度的循环水，使溶液经过隔膜在流入阴极室，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水在流入循环水系统中，保证循环使用，此外，析氢反应产生的氢气由专门的收集装置收集储存，产生的OH-可使循环水保持在高碱度环境下循环使用，全面解决了循环水系统除氯、杀菌、灭藻等一系列问题，具有环保节能的效果。与现有技术相比，1)工艺结构简单，经济实用；2)可提高循环水的浓缩倍数，节约水资源；4)电吸附装置可再生，降低设备成本；5)可对循环水进行有效杀菌灭藻。
附图说明
图1为本发明的一种去除循环水中氯离子的系统的工艺装置路线图；
其中，1-电吸附装置、1-1电吸附阳极板、1-2电吸附阴极板、2-电解除氯装置、2-1电解除氯阳极板、2-2电解除氯阴极板、3-氢气收集装置、4-氯气再利用装置、5-第一通道、6-第二通道、7-阀门、8-离子交换膜、9-第一水管、10-第二水管、11-第三水管
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参照附图1，一种去除循环水中氯离子的系统，包括电吸附装置1、电解除氯装置2、氢气收集装置3和氯气再利用装置4，所述的电吸附装置1通过第一水管9与电解除氯装置2相连，所述的电解除氯装置2通过第二水管10与氢气收集装置3相连，所述的电解除氯装置2通过第三水管11与氯气再利用装置4相连，所述的电吸附装置1包括电吸附阳极板1-1和电吸附阴极板1-2，所述的电解除氯装置2包括电解除氯阳极板2-1和电解除氯阴极板2-2，所述的电解除氯阳极板2-1与电解除氯阴极板2-1之间设有离子交换膜8，所述的电吸附装置1的侧壁上设有第一通道5，所述的电解除氯装置2的侧壁上还设有第二通道6。
需要说明的是，电吸附技术是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化/淡化的一种新型水处理技术。循环水从一端进入由电吸附阴、阳电极板形成的通道，最终从另一端流出。循环水在电吸附阴、阳电极板之间流动时受到电场作用，水中离子或带电粒子将分别向带相反电荷的电极板迁移，被该电极板吸附，储存在电极板表面所形成的双电层中。随着离子/带电粒子在电极板表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低，从而实现了循环水的浓缩倍数的提高，增加了循环水的利用率。
由于循环水中的氯离子不易取出且是在循环水中以Cl-形式存在，在电解槽中的阳极板上发生析氯反应：2Cl-→Cl2+2e-。阳极板析氯反应产生的Cl2会溶解于循环水中：Cl2+H2O→HCl+HClO,生成的次氯酸等强氧化性物质又具有杀菌灭藻的功能。在不供氧的条件下，阴极板上会发生平衡电极电势较高的析氢反应：2H2O+2e-→H2+2OH-通过电吸附装置1的初步除盐使循环水中的氯离子浓度大幅增加，将高氯的循环水在通入隔膜槽电解装置中，隔膜槽电解装置一般采用逆流原理向阳极室连续供给高氯浓度的循环水，使溶液经过隔膜在流入阴极室，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水在流入循环水系统中，保证循环使用。析氢反应产生的氢气由专门的H2收集装置3收集储存，产生的OH-可使循环水保持在高碱度环境下循环使用，全面解决了循环水系统除氯、杀菌、灭藻等一系列问题。
优选的，所述的第一水管9上还设有阀门7，此处设置阀门7，是为了方便控制循环水进入电解除氯装置2，以控制循环水进入电解除氯装置2的流量。
本发明是这样实施的：首先工业循环水经过循环水泵的提升进入过滤器中，使循环水中固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流，然后循环水再被送入电吸附装置1中。循环水从电吸附装置1的一端进入电吸附阳极板1-1和电吸附阴极板1-2组成的空间，循环水在电吸附阴、阳极板之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极板吸附并储存在双电层内，被去除离子的高浓度循环水经过阀门7和第一水管9流向电解除氯装置2通过装置中的离子交换膜8将氯离子阻隔在电解除氯阳极板2-1所在空间内，使电解除氯阳极板2-1发生析氯反应产生Cl2，再把产生的Cl2通入氯气再利用装置4使其均匀反应将产生的次氯酸水溶液通入循环水中，使其与水发生作用生成次氯酸，次氯酸的强氧化性可对循环水进行有效的杀菌、灭藻。此时电解除氯阴极板2-2在无氧的情况下会产生析氢反应产生H2和OH-,阴极板产生的H2通过氢气收集装置3收集保存，产生的OH-由于离子交换膜8的逆流原理，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水保证了髙碱度，可保证电解除氯装置的可靠运行，最终通过第二通道6将除氯后的循环水再引入循环水系统中重复利用。
当电吸附装置1的阴阳极板处聚集的离子达到饱和后，可通过电吸附装置1的反冲洗过程，冲洗经过短接静置的模块，给双电层去掉电压，双电层放电，被富集的离子将扩散到本体溶液中，使本体溶液的离子浓度增大，通过第一通道5排放高浓度离子溶液以使电极再生，从而保证了电吸附装置1的可重复利用。
综上所述，本发明提供的一种去除循环水中氯离子的系统，包括电吸附装置1、电解除氯装置2、氢气收集装置3和氯气再利用装置4，所述的电吸附装置1通过第一水管9与电解除氯装置2相连，所述的电解除氯装置2通过第二水管10与氢气收集装置3相连，所述的电解除氯装置2通过第三水管11与氯气再利用装置4相连，所述的电吸附装置1包括电吸附阳极板1-1和电吸附阴极板1-2，所述的电解除氯装置2包括电解除氯阳极板2-1和电解除氯阴极板2-2，所述的电解除氯阳极板2-1与电解除氯阴极板2-2之间设有离子交换膜8。与现有技术相比，本发明的处理方法通过电吸附装置1的初步除盐使循环水中的氯离子浓度大幅增加，将高氯的循环水在通入隔膜槽电解装置中，隔膜槽电解装置一般采用逆流原理向阳极室连续供给高氯浓度的循环水，使溶液经过隔膜在流入阴极室，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水在流入循环水系统中，保证循环使用，此外，析氢反应产生的氢气由专门的H2收集装置3收集储存，产生的OH-可使循环水保持在高碱度环境下循环使用，全面解决了循环水系统除氯、杀菌、灭藻等一系列问题，具有环保节能的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种去除循环水中氯离子的系统，其特征在于：包括电吸附装置(1)、电解除氯装置(2)、氢气收集装置(3)和氯气再利用装置(4)，所述的电吸附装置(1)通过第一水管(9)与电解除氯装置(2)相连，所述的电解除氯装置(2)通过第二水管(10)与氢气收集装置(3)相连，所述的电解除氯装置(2)通过第三水管(11)与氯气再利用装置(4)相连，所述的电吸附装置(1)包括电吸附阳极板(1-1)和电吸附阴极板(1-2)，所述的电解除氯装置(2)包括电解除氯阳极板(2-1)和电解除氯阴极板(2-2)，所述的电解除氯阳极板(2-1)与电解除氯阴极板(2-2)之间设有离子交换膜(8)。
2.根据权利要求1所述的一种去除循环水中氯离子的系统，其特征在于：所述的电吸附装置(1)的侧壁上设有第一通道(5)，所述的电解除氯装置(2)的侧壁上还设有第二通道(6)。
3.根据权利要求1所述的一种去除循环水中氯离子的系统，其特征在于：所述的第一水管(9)上还设有阀门(7)。
4.一种去除循环水中氯离子的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、电吸附除盐：循环水从电吸附装置(1)的一端进入电吸附阳极板(1-1)和电吸附阴极(1-2)组成的空间，循环水在阴、阳极板之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极板吸附并储存在双电层内；
S2、电解除氯：被去除离子的高浓度循环水经过阀门和管道流向电解除氯装置(2)通过装置中的离子交换膜(8)将氯离子阻隔在电解除氯阳极板(2-1)所在空间内，使电解除氯阳极板(2-1)发生析氯反应产生Cl2；
S3、氯气再利用：将产生的Cl2通入氯气再利用装置(4)使其均匀反应将产生的次氯酸水溶液通入循环水中，使其与水发生作用生成次氯酸，次氯酸的强氧化性可对循环水进行有效的杀菌、灭藻。
S4、析出氢气：此时阴极(2-2)在无氧的情况下会发生析氢反应产生H2和OH-，阴极产生的H2通过氢气收集装置(3)收集保存，产生的OH-由于离子交换膜的逆流原理，阻止阴极室的OH-离子进入阳极室，阴极室的循环水保证了髙碱度，可保证电解除氯装置的可靠运行，最终通过第二通道(6)将除氯后的循环水再引入循环水系统中重复利用。
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