CN108203192A - 卷式电容去离子处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷式电容去离子处理设备，具有依次连通的预处理模块、电容去离子处理模块和深度处理模块，电容去离子处理模块由若干膜组件构成，每个膜组件包括膜壳和设置在膜壳内的膜芯，膜芯包括卷绕结构的膜和置于膜中心的中心管；膜包括叠层设置的绝缘层、阴极极板层、阳离子交换膜层、导流板层、阴离子交换膜层和阳极极板层；中心管的底端为进水口，膜壳的顶端为净水出口，沿中心管管壁一侧轴向排列设置有若干布水口，布水口位置上对应于导流板层，原水从进水口进入并通过布水口再流过导流板层均匀经过膜的电极区，从膜与膜壳之间的间隙向上流至净水出口。该卷式电容去离子处理设备，提高离子去除效率，减少极板浓差极化，降低能耗。

Description

卷式电容去离子处理设备

技术领域

本发明涉及水处理的技术领域，尤其是一种卷式电容去离子处理设备。

背景技术

电容去离子技术的开发及应用研究是解决或缓解全球淡水资源危机的重要途径，该技术具备能耗低、净化效果好、设备结构简单、无二次污染等优点。

中国授权发明专利，申请号200610172589.9、申请日2006年12月27日、授权公告号CN 101143271 B、授权公告日2011年04月20日，公开了一种卷式电吸附滤芯，直通式处理环境，电极板之间引入离子交换树脂以提高污染物去除的效率，然而此种解决方案存在的缺陷是：离子交换树脂再生不彻底，两端封装接口如出现破损，则整只滤芯都会失效，此外直通式处理环境使原水流经反应区的时间过短，不能充分进行离子的去除。

中国授权实用新型专利，申请号201620796136.2、申请日2016年07月27日、授权公告号CN 205973923 U、授权公告日2017年02月22日，公开了一种螺旋缠绕式电容吸附去离子装置，也为直通式处理环境，采用复合电极作为电吸附的阴阳极板，增强了极板的导电性能和比表面积，所有极板并联连接，然而此种工艺存在的缺陷是：采用的电极结构容易出现因反洗时极板电荷去除不彻底导致的电极板结垢的情况，因在反向接电时，阳极极板层的正电荷的一侧由于静电吸附作用，在其表面容易出现一层负电荷，导致正负电荷的流向和排布不如理想状态定向移动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种卷式电容去离子处理设备，提高离子去除效率，减少极板浓差极化，降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：卷式电容去离子处理设备，具有依次连通的预处理模块、电容去离子处理模块和深度处理模块，所述的电容去离子处理模块由若干膜组件构成，每个膜组件包括膜壳和设置在膜壳内的膜芯，膜芯包括卷绕结构的膜和置于膜中心的中心管；所述的膜包括叠层设置的绝缘层、阴极极板层、阳离子交换膜层、导流板层、阴离子交换膜层和阳极极板层；所述的中心管的底端为进水口，膜壳的顶端为净水出口，沿中心管管壁一侧轴向排列设置有若干布水口，所述的布水口位置上对应于导流板层，原水从进水口进入并通过布水口再流过导流板层均匀经过膜的电极区，从膜与膜壳之间的间隙向上流至净水出口。

进一步地说，上述技术方案中，所述的膜壳内壁的圆周方向上均匀设置有若干根支撑筋，膜出水端处的绝缘层末端和阳极极板层末端分别与相邻两根支撑筋相连接，形成与净水出口连通的封闭式出水导流区域。

进一步地说，上述技术方案中，所述的每个膜组件还包括正极接线端子和负极接线端子，正极接线端子和负极接线端子均设置在膜壳上，阳极极板层与正极接线端子相连接，阴极极板层与负极接线端子相连接，正极接线端子和负极接线端子通过膜壳上的孔与外置电源相连接。

进一步地说，上述技术方案中，所述的预处理模块为PP过滤装置、碳棒过滤装置和超滤过滤装置中的一种或两种以上的组合。

进一步地说，上述技术方案中，所述的深度处理模块为活性炭过滤装置、紫外杀菌装置和负电位矿化复合滤芯中的一种或两种以上的组合。

进一步地说，上述技术方案中，所述的设备还具有供电模块，所述的供电模块为市电供电系统、光伏供电装置和蓄电池中的一种或两种以上的组合。

进一步地说，上述技术方案中，所述的设备还具有控制模块，用来控制设备的正常运转和自动反洗。

进一步地说，上述技术方案中，所述的控制模块集中设置在第一区域。

进一步地说，上述技术方案中，所述的设备中所有处理单元对应的管路设置的管阀件均设置在第二区域。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种卷式电容去离子处理设备，通过优化电容去离子膜的结构和水流方式，采用卷绕结构的电容去离子膜和卷绕结构的水流通道，并在该膜中引入孔径均匀、致密的离子交换膜，提高离子去除效率，减少极板浓差极化，降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图一；

图2是本发明的结构示意图二；

图3是图1的内部结构示意图一；

图4是图1的内部结构示意图二；

图5是膜组件的结构示意图；

图6是膜组件中膜壳和膜芯的装配结构示意图；

图7是图6中A处的局部放大图；

图8是膜芯中中心管的结构示意图；

图9是光伏供电装置的结构示意图。

图中的标号为：1、壳体；1-1、第一滑轨；1-2、进水孔；1-3、净水孔；1-4、电源接孔；2、膜组件；2-1、膜壳；2-1-1、支撑筋；2-2、膜；2-2-1、绝缘层；2-2-2、阴极极板层；2-2-3、阳离子交换膜层；2-2-4、导流板层；2-2-5、阴离子交换膜层；2-2-6、阳极极板层；2-3、中心管；2-4、进水口；2-5、净水出口；2-6、布水口；2-7、正极接线端子；2-8、负极接线端子；2-9、底盖；2-10、顶盖；3、PP过滤装置；4、碳棒过滤装置；5、超滤过滤装置；6、活性炭过滤装置；7、光伏供电装置；7-1、中部太阳能板；7-2、端部太阳能板；7-3、第二滑轨；7-4、滑块；8、蓄电池；9、电控柜；10、管阀件柜；11、显示屏；12、控制箱；13、电导率仪；14、压力表；15、阀体；16、管路；17、储水箱；18、水泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1～9，卷式电容去离子处理设备，具有壳体1，预处理模块、电容去离子处理模块、深度处理模块、控制模块和供电模块。其中，预处理模块、电容去离子处理模块、深度处理模块、控制模块和供电模块均是独立设计的，可根据设计处理量灵活更换模块，方面运行与维护，适用性与灵活性强。

预处理模块、电容去离子处理模块和深度处理模块依次连通设置在壳体1内，壳体1上还设置有进水孔1-2、净水出孔1-3和电源接孔1-4。壳体1内还设置有储水箱17和水泵18，储水箱17中存储的原水在水泵18的作用下打入预处理模块中。

预处理模块为PP过滤装置3、碳棒过滤装置4和超滤过滤装置5中的一种或两种以上的组合。

深度处理模块为活性炭过滤装置6、紫外杀菌装置和负电位矿化复合滤芯中的一种或两种以上的组合。

控制模块分别置于预处理模块、电容去离子处理模块和深度处理模块中，控制模块包括压力传感器、电导率传感器、电磁阀、继电器和主控板，主控板接收各个节点的电导率数据，根据接收到的电导率数据自动计算反洗的时间，从而实现系统的正常运转、自动反洗。

供电模块为市电供电系统、光伏供电装置7和蓄电池8中的一种或两种以上的组合。市电供电系统、光伏供电装置7和蓄电池8可以联合运行，增加了设备的野外适用性与应急性能。

设备总体依据功能模块化集成结构设计，为了便于操作人员的操纵，控制模块集中设置在第一区域的电控柜9中，控制模块包括蓄电池8、显示屏11和控制箱12。设备中所有处理单元对应的管路设置的管阀件均设置在第二区域的管阀件柜10中，所有处理单元对应的管路设置的管阀件包括电导率仪13、压力表14、阀体15和管路16。

光伏供电装置7设置在壳体1的顶部，壳体1顶部的左右两端分别设置有第一滑轨1-1，光伏供电装置7包括一块中部太阳能板7-1和两块端部太阳能板7-2，中部太阳能板7-1的左右两端分别设置有第二滑轨7-3，每块端部太阳能板7-2的左右两端分别设置有滑块7-4，第二滑轨7-3可以沿着第一滑轨1-1做前后方向上的滑动，滑块7-4可以沿着第二滑轨7-3做前后方向上的滑动，运行时，将其中一块端部太阳能板7-2滑到中部太阳能板7-1的前端，将另外一块端部太阳能板7-2滑到中部太阳能板7-1的后端，此时中部太阳能板7-1和两块端部太阳能板7-2拼合成的面作为吸收太阳能的有效工作面积。

电容去离子处理模块由若干膜组件2构成，每个膜组件2包括膜壳2-1、设置在膜壳2-1内的膜芯、设置在膜壳2-1底端的底盖2-9和设置在膜壳2-1顶端的顶盖2-10，膜芯包括卷绕结构的膜2-2和置于膜2-2中心的中心管2-3，膜2-2上分布有卷绕结构的水流通道，使原水能够充分进行电吸附除盐，盐离子去除效率高。膜2-2中含有孔径均匀、致密的离子交换膜，使阴阳离子规范的在电极的两端移动，减少了极板的浓差极化，防止电极结垢现象产生。

膜2-2包括叠层设置的绝缘层2-2-1、阴极极板层2-2-2、阳离子交换膜层2-2-3、导流板层2-2-4、阴离子交换膜层2-2-5和阳极极板层2-2-6。阴极极板层2-2-2包括导电基层和电极板，两者之间通过导电粘合剂黏附在一起。阳极极板层2-2-6也包括导电基层和电极板，两者之间也通过导电粘合剂黏附在一起。

中心管2-3的底端穿出底盖2-9，中心管2-3的顶端穿出顶盖2-10，中心管2-3的底端为内螺纹结构，中心管2-3的顶端为外螺纹结构，中心管2-3的底端为进水口2-4，膜壳2-1顶端的顶盖2-10上设置有净水出口2-5，沿中心管2-3管壁一侧轴向排列设置有若干布水口2-6，布水口2-6的孔径小于膜2-2的厚度，布水口2-6位置上对应于导流板层2-2-4，原水从进水口2-4进入并通过布水口2-6再流过导流板层2-2-4均匀经过膜2-2的电极区，从膜2-2与膜壳2-1之间的间隙向上流至净水出口2-5。阳极极板层2-2-6通过阴离子交换膜层2-2-5吸引水中的阴离子，阴极极板层2-2-2通过阳离子交换膜层2-2-3吸引水中的阳离子。采用中心管2-3轴向布孔的方式，使原水能够均匀快速的分布于模2-2内部，提高处理效率。临近中心管2-3的绝缘层2-2-1的始端、阴极极板层2-2-2的始端、阴离子交换膜层2-2-5的始端、导流层2-2-4的始端、阳离子交换膜层2-2-3的始端和阳极极板层2-2-6的始端均通过胶水与中心管2-3粘连。

膜壳2-1内壁的圆周方向上均匀设置有若干根支撑筋2-1-1，膜2-2出水端处的绝缘层2-2-1末端和阳极极板层2-2-6末端分别与相邻两根支撑筋2-1-1相连接，形成与净水出口2-5连通的封闭式出水导流区域。

每个膜组件2还包括正极接线端子2-7和负极接线端子2-8，正极接线端子2-7和负极接线端子2-8均设置在膜壳2-1上，阳极极板层2-2-6与正极接线端子2-7相连接，阴极极板层2-2-2与负极接线端子2-8相连接，正极接线端子2-7和负极接线端子2-8通过膜壳2-1上的孔与外置电源相连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.卷式电容去离子处理设备，其特征在于：具有依次连通的预处理模块、电容去离子处理模块和深度处理模块，所述的电容去离子处理模块由若干膜组件(2)构成，每个膜组件(2)包括膜壳(2-1)和设置在膜壳(2-1)内的膜芯，膜芯包括卷绕结构的膜(2-2)和置于膜(2-2)中心的中心管(2-3)；

所述的膜(2-2)包括叠层设置的绝缘层(2-2-1)、阴极极板层(2-2-2)、阳离子交换膜层(2-2-3)、导流板层(2-2-4)、阴离子交换膜层(2-2-5)和阳极极板层(2-2-6)；

所述的中心管(2-3)的底端为进水口(2-4)，膜壳(2-1)的顶端为净水出口(2-5)，沿中心管(2-3)管壁一侧轴向排列设置有若干布水口(2-6)，所述的布水口(2-6)位置上对应于导流板层(2-2-4)，原水从进水口(2-4)进入并通过布水口(2-6)再流过导流板层(2-2-4)均匀经过膜(2-2)的电极区，从膜(2-2)与膜壳(2-1)之间的间隙向上流至净水出口(2-5)。

2.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的膜壳(2-1)内壁的圆周方向上均匀设置有若干根支撑筋(2-1-1)，膜(2-2)出水端处的绝缘层(2-2-1)末端和阳极极板层(2-2-6)末端分别与相邻两根支撑筋(2-1-1)相连接，形成与净水出口(2-5)连通的封闭式出水导流区域。

3.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的每个膜组件(2)还包括正极接线端子(2-7)和负极接线端子(2-8)，正极接线端子(2-7)和负极接线端子(2-8)均设置在膜壳(2-1)上，阳极极板层(2-2-6)与正极接线端子(2-7)相连接，阴极极板层(2-2-2)与负极接线端子(2-8)相连接，正极接线端子(2-7)和负极接线端子(2-8)通过膜壳(2-1)上的孔与外置电源相连接。

4.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的预处理模块为PP过滤装置(3)、碳棒过滤装置(4)和超滤过滤装置(5)中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的深度处理模块为活性炭过滤装置(6)、紫外杀菌装置和负电位矿化复合滤芯中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的设备还具有供电模块，所述的供电模块为市电供电系统、光伏供电装置(7)和蓄电池(8)中的一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的设备还具有控制模块，用来控制设备的正常运转和自动反洗。

8.根据权利要求7所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的控制模块集中设置在第一区域。

9.根据权利要求1所述的卷式电容去离子处理设备，其特征在于：所述的设备中所有处理单元对应的管路设置的管阀件均设置在第二区域。