CN109987682A

CN109987682A - 一种连续电除盐宽水温模块

Info

Publication number: CN109987682A
Application number: CN201910256727.9A
Authority: CN
Inventors: 霍志慧
Original assignee: Changchun Best Environment Technology Co Ltd
Current assignee: Changchun Best Environment Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-07-09

Abstract

本发明公开了一种连续电除盐宽水温模块，依次包括压紧板、阳极、若干个并列的EDI单元、阴极和压紧板组成；EDI单元由阳离子交换膜、阴离子交换膜和填充在二者之间的混合离子交换树脂组成，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜之间用隔板隔开，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜形成为浓水室；EDI单元内阳离子交换膜、阴离子交换膜之间形成淡水室。本发明在淡水室内增加了抛光精混树脂填充量，离子交换膜面电阻低选择透过性好，使连续电除盐模块再生时间短，产水水质好。离子交换膜面电阻低整体降低了连续电除盐模块的功耗，整台连续电除盐(EDI)模块功耗降低15%。连续电除盐（EDI）模块在入水电导率60us/cm产水电阻率0.054us/cm，脱盐率＞99%。

Description

一种连续电除盐宽水温模块

技术领域

本发明涉及一种连续电除盐宽水温模块。

背景技术

连续电除盐(EDI)宽水温模块制作方法是针对核反应堆后蒸发器核电机组中，由于凝汽器泄漏或一回路向二回路的泄漏会导致二回路水的污染，为将二回路系统水质保持在电站正常运行的限值内，蒸汽发生器排污是必要的。蒸汽发生器排污系统起到收集和处理蒸汽发生器的排污水的作用。巴士灭菌法利用高、低温将细菌杀死，由于高温时可达到80℃低温时3℃，为简化生产工艺，保持正常运行限制内，高、低温灭菌是必要的，高、低温灭菌起灭菌作用。

蒸汽发生器排污水的净化除盐，目前常用的处理工艺为树脂床 (阳床+混床)，树脂床使用阴树脂和阳树脂直接与排污水接触，从而将水中阴阳离子交换到树脂内，但交换到一定量后树脂会失效，此时就需要进行酸洗、碱洗再生，使树脂功能恢复，并且由于部分树脂不可避免的长时间处于失效状态，从而产生大量废树脂，定期需要维护及更换。并且树脂床处理工艺由于使用的树脂量较大，所以需要罐体存放，占地面积较大。处理精度不高，约为0.2us/cm，并且易浮动，稳定性较差。并且目前树脂床系统尚无法做到全自动无人值守的自动化程度。连续电除盐是继反渗透、电渗析之后日益获得广泛应用的新型水处理技术。它将离子交换技术和电渗析技术相结合，具有可连续地制取高纯水，不需酸碱再生，占地面积小，易控制和操作等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中EDI模块不适合宽水温下正常运行，传统连续电除盐模块在宽水温条件下运行寿命短的问题。提供一种连续电除盐宽水温模块。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种连续电除盐宽水温模块，依次包括压紧板、阳极、若干个并列的EDI单元、阴极和压紧板组成；所述的EDI单元由阳离子交换膜、阴离子交换膜和填充在二者之间的混合离子交换树脂组成，相邻两个 EDI单元的阴、阳离子交换膜之间用隔板隔开，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜形成为浓水室；EDI单元内阳离子交换膜、阴离子交换膜之间形成淡水室。

进一步的，阳极由表面涂覆有钌的钛板、钛网和改性网布组成；阴极由8K板、钛网和改性网布组成。此工艺阳极产生的氯离子氧化普通连续电除盐模块中离子交换树脂。此工艺延长了连续电除盐模块电极的寿命2～3年。

进一步的，隔板的材质为ppo材质，耐高温、耐蚀抗、抗氧化材料，其特征钢性和柔韧性适中，不易变形，不易渗漏。

进一步的，所述的阳离子交换膜和阴离子交换膜均为合金膜，选择透过性好、机械强度高、耐酸碱、抗氧化、面电阻低，且横、纵伸缩率一致，交换能力强。

采用液态填充离子交换树脂，填充量精度高，操作简单。

连续电除盐热法模块去除水中盐分主要分为强电离性离子迁移时段(高盐分区域)和弱电离性物质电离时段(低盐分区域)两个阶段。

第一阶段：强电离性离子迁移阶段

1、树脂呈饱和状态。

2、强电离性离子在树脂表面可控制的扩散：

a、离子通过扩散从水中扩散进树脂中；

b、离子在电场作用下,沿树脂表面运动；

c、离子到达并穿过离子交换膜进入浓水室。

第二阶段：弱电离性物质电离阶段

1、树脂呈H⁺或OH^-状态(再生状态)

2、通过电离反应,去除水中弱电离性物质(弱酸,弱碱)

CO₂+OH^---->HCO₃ ^-

HCO3-+OH---->CO3-4

SiO₂+OH---->HSiO₃ ^-

H₃BO₃+OH---->B(OH)₄ ^-

NH₃+H+--->NH₄

离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以选择性地透过离子，其中阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂，就形成了一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间称为淡水室；将一定数量的EDI单元并列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，相邻两个EDI单元的阴阳离子交换膜之间用隔板隔开或者添加特殊的离子交换树脂，其形成的空间被称为浓水室；其中靠近EDI膜块两侧正负电极板的浓水室分别为正、负极水室。

在给定直流电压的推动下，淡水室中吸附在离子交换树脂中的阴阳离子分别向正、负极迁移，并透过阴阳离子交换膜进入浓水室，同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据因离子电迁移而留下的空位。在该过程中，离子的迁移和吸附是同时并连续发生的，给水中的离子通过离子交换膜这个“快速通道”进入到浓水室被连续去除而成为除盐水。

带负电荷的阴离子(例如OH^－、CI^－)被正极(+)吸引而通过阴离子交换膜，进入到邻近的浓水室，这些离子在正极的吸引下继续向正极迁移，在迁移过程中遇到邻近的阳离子交换膜，而阳离子交换膜不允许阴离子通过，这些离子即被阻隔在浓水中；淡水中的带正电的阳离子(例如Na⁺、H⁺)以类似方式被阻隔在浓水室；透过阴阳膜的离子使得浓水室的水维持电中性。

EDI膜块电流量和离子迁移量成正比。电流量由两部分组成，一部分源于被除去离子的迁移，另一部分源于水本身电离产生H⁺和OH ^－离子的迁移。

在EDI膜块进水中的H⁺和OH^－可以通过离子交换树脂迅速迁移进入浓水，随着淡水室流程的延长，淡水室越来越纯的水在电场的作用下会解离产生大量的H⁺和OH^－。这些就地产生的H⁺和OH^－对离子交换树脂有连续再生的作用，也是这些就地产生的H⁺和OH^－离子来承载电荷，保证淡水室出口附近的电流量。

EDI膜块中的离子交换树脂可以分为两部分，一部分称作工作树脂，另一部分称作抛光树脂。工作树脂承担着除去大部分离子的任务，而抛光树脂则承担着去除弱电解质的任务；工作树脂附近区域导电离子主要是强电解质，而抛光树脂附近区域导电离子主要是弱电解质和水解离产生的H⁺和OH^－离子。抛光树脂附近区域阴离子交换膜内部及其表面由于OH^－离子浓度高因而其pH值较高，抛光树脂附近区域阳离子交换膜内部及其表面由于H⁺离子浓度高因而其pH值较低。

本发明所达到的有益效果是：

连续电除盐宽水温模块在普通连续电除盐模块基础上，升级成耐高温、宽水温模块，普通连续电除盐模块适合在5-40℃水温下运行，连续电除盐热法模块适合在5-60℃连续运行，2-80℃间断运行并能产出超纯水(0.065us/cm以上)。解决了传统连续电除盐(EDI)模块不能在宽水温条件下运行，巴士灭菌法不能够对连续电除盐(EDI) 模块灭菌，大大降低了水处理工程的成本，解决了水处理工程高温水问题，连续电除盐(EDI)模块又进行了一次新的革命，在电力、电子、化工、医药、石化、核电、等行业和巴氏灭菌法工艺中超纯水工艺中得到了越来越广泛的应用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的工作原理；

图3是本发明的电极内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种连续电除盐宽水温模块，依次包括压紧板1、阳极2、六个并列的EDI单元、阴极8和压紧板1组成；每个EDI单元由阳离子交换膜13、阴离子交换膜14和填充在二者之间的阳树脂15和阴树脂 16组成，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜之间用浓水隔板3 或淡水隔板4隔开，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜形成为浓水室5；EDI单元内阳离子交换膜13、阴离子交换膜14之间形成淡水室6。靠近模块两侧正负电极板的浓水室分别为正极水室7和负极水室17

阳极内依次组成有表面涂覆有钌的钛板11、钛网10和改性网布 9；阴极内依次组成由8K板、钛网和改性网布。

隔板的材质为ppo材质，在温度180℃情况下不变形，阳离子交换膜和阴离子交换膜均为杭州蓝然异相离子交换膜(合金膜)。在水温5℃至90℃情况下运行性能不变，离子交换树脂选用高交联度树脂，在水温0℃至59℃条件下运行，交换容量、机械强度不变。以上三相在紧固件的额完美配合下运行稳定。

本发明由于在扩大了淡水室和浓水室空间，并在淡水室内增加了抛光精混树脂填充量，离子交换膜面电阻低选择透过性好，使连续电除盐模块再生时间短，产水水质好。离子交换膜面电阻低整体降低了连续电除盐模块的功耗，整台连续电除盐(EDI)模块功耗降低15％。连续电除盐(EDI)模块在入水电导率60us/cm产水电阻率 0.054us/cm，脱盐率＞99％。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种连续电除盐宽水温模块，其特征在于，依次包括压紧板、阳极、若干个并列的EDI单元、阴极和压紧板组成；所述的EDI单元由阳离子交换膜、阴离子交换膜和填充在二者之间的混合离子交换树脂组成，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜之间用隔板隔开，相邻两个EDI单元的阴、阳离子交换膜形成为浓水室；EDI单元内阳离子交换膜、阴离子交换膜之间形成淡水室。

2.如权利要求1所述的连续电除盐宽水温模块，其特征在于，阳极由表面涂覆有钌的钛板、钛网和改性网布组成；阴极由8K板、钛网和改性网布组成。

3.如权利要求1所述的连续电除盐宽水温模块，其特征在于，隔板的材质为ppo材质。

4.如权利要求1所述的连续电除盐宽水温模块，其特征在于，所述的阳离子交换膜和阴离子交换膜均为合金膜。