CN111377506A - 一种edi膜堆及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EDI膜堆，其具有阳极、阴极和一极水通道，阳极和阴极之间依序交替设置有相等数量的阳膜和阴膜以形成交替的浓水室和淡水室，阳极和其相邻的阳膜构成阳极水室，阴极和其相邻的阴膜构成阴极水室；阳极水室和阴极水室分别位于阳极隔板和阴极隔板内，极水通道用于引导极水通过阴极水室和阳极水室。本发明阳极水室、阴极水室中极水离子含量将远远低于传统膜堆阳极水室、阴极水室中极水的离子含量，因而能有效遏制氯气的产生，极水回用至反渗透系统时将削弱其强氧化性，从而减少反渗透系统加药处理量；本发明还公开了膜堆在极水循环处理和浓水回用上的应用，可实现极水中无氯气产生并提升浓水回用效率乃至制水系统整体制水率。
Description
技术领域
本发明涉及高纯水制备技术领域，具体讲是一种EDI膜堆及其应用。
背景技术
电去离子技术(Electro-deionization，简称EDI)是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制备技术。它巧妙地将电渗析和离子交换技术相融合，利用两端直流电场使水中带电离子移动，并配合阴离子交换膜(简称阴膜)、阳离子交换膜(简称阳膜)对阴、阳离子的选择通过性作用及离子交换树脂对离子的交换作用以加速离子定向迁移，从而达到水纯化的目的。它具有技术先进、操作简便和优异的环保特性，是纯水制备技术的绿色革命，被广泛应用于电力、半导体、化工、船舶等场合的纯水超纯水制备。
EDI膜堆中，阳膜、阴膜及阳阴树脂组成一个淡水室单元，相邻的两个淡水室之间即为浓水室，阳极、阴极与淡水室之间即为极水室。通常EDI膜堆的结构设计为依次排布的阴极、阳膜、阴膜、阳膜、阴膜和阳极，数量相同的阳膜、阴膜交替排列。EDI膜堆运行过程中，在直流电场作用下，淡水室中的离子做定向迁移，阳离子穿过阳膜向负极方向运行，并被阴膜阻拦于浓水室中；阴离子穿过阴膜而向正极方向运动，同样被阳膜阻拦于浓水室中，从而达到脱盐的目的，纯化的水从淡水室排出。阳极水室中，存在电化学作用产生的氧分子及由淡水室迁移过来的阴离子，其中的氯离子在电化学作用下将产生氯气；阴极水室中，存在电化学作用产生的氢分子及由淡水室迁移过来的阴离子。
传统的EDI膜堆极水室出水一般和浓水合并处理。当EDI装置与反渗透装置组合使用时，为减少浓水排放，浓极水需要回到反渗透前水箱，此时由于极水中氯气极具氧化性，往往需要加还原剂中和处理。若极水单独出水则一般直接排放，该处理方式一定程度上降低了EDI装置产水率。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种EDI膜堆。
本发明的技术解决方案如下：
一种EDI膜堆，其具有阳极、阴极和一极水通道，阳极和阴极之间依序交替设置有相等数量的阳膜和阴膜以形成交替的浓水室和淡水室，所述阳极和其相邻的阳膜构成阳极水室，所述阴极和其相邻的阴膜构成阴极水室；所述阳极水室和阴极水室分别位于阳极隔板和阴极隔板内；
所述极水通道用于引导极水通过阴极水室和阳极水室。
优选地，所述阳极水室、阴极水室、浓水室以及淡水室内均填充有离子快速迁移物质。
优选地，所述离子快速迁移物质为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合离子交换树脂。
优选地，还包括有浓水隔板，所述浓水室位于所述浓水隔板内。
优选地，还包括有淡水隔板，所述淡水室位于所述淡水隔板内。
优选地，还包括与浓水室连通的浓水管道和与淡水室连通的淡水管道。
优选地，所述的阴膜和/或阳膜数量至少有3个。
优选地，所述极水通道串联地经过所述阴极水室和阳极水室。
优选地，所述极水通道并联地经过所述阴极水室和阳极水室。
本发明还公开了一种EDI膜堆在极水循环处理和浓水回用上的应用。
本发明的有益效果是：
本发明的EDI膜堆通过同时在阳极隔板与阴膜之间增加阳膜；在阴极隔板与阳膜之间增加阴膜，将传统意义上的阳极水室、阴极水室均分隔成二个隔室，并都填充上离子快速迁移物质，分离出的靠近阳极隔板、阴极隔板的隔室依然定义为阳极水室、阴极水室，其它两个隔室定义为浓水室，相邻的浓水室之间为淡水室。本发明定义的阳极水室、阴极水室中极水离子含量将远远低于传统膜堆阳极水室、阴极水室中极水的离子含量，因而能有效遏制氯气的产生，极水回用时将削弱其强氧化性，从而减少EDI系统加药处理量；配合所述膜堆在工程应用时极水循环处理和浓水回用，可实现极水中无氯气产生并提升浓水回用效率乃至制水系统整体制水率。
附图说明
图1为本发明的膜堆爆炸示意图；
图2为本发明的阴极隔板示意图；
图3为本发明膜堆应用示意图一；
图4为本发明膜堆应用示意图二；
图中，1-阳极隔板，2-阴极隔板，3-阳膜，4-阴膜，5-极水室，501-阳极水室，502-阴极水室，6-浓水室，7-淡水室，801-极水进口，802-极水出口，901-浓水进口，902-浓水出口，1001-极水进口，1002-淡水出口，11-极水通道，12-浓水隔板，13-淡水隔板。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明提到的阳膜为用阳离子交换树脂制备的膜；
阴膜为用阴离子交换树脂制备的膜；
在直流电场作用下，阳膜只能通过阳离子，阴膜只能通过阴离子。
主要原因是：在水溶液中，膜上活性基团发生电离，在电场的作用下，可交换离子从膜结构中迁出，靠固定离子的静电引力将膜外异号离子吸引进膜内并透过膜。
与固定离子同号的离子则不能透过。
以阳离子交换膜为例：
在水溶液中，膜上活性基团发生电离；电离出的阳离子可以在树脂母体内自由运动，在电场作用下，可交换阳离子膜从膜结构中迁出，靠固定离子(带负电)的静电引力将膜外电荷相当于阳离子吸引进入膜内并透过膜，与固定离子同号的阴离子则不能透过。
参照图1至图4，本发明的优选实施例：
一种EDI膜堆，其具有阳极、阴极和一极水通道11，阳极和阴极之间依序交替设置有相等数量的阳膜3和阴膜4以形成交替的浓水室6和淡水室7，所述阳极和其相邻的阳膜3构成阳极水室501，所述阴极和其相邻的阴膜4构成阴极水室502；所述阳极水室501和阴极水室502分别位于所述阳极隔板1和阴极隔板2内。
所述极水通道11用于引导极水通过阴极水室502和阳极水室501。
本实施例通过同时在阳极隔板1与阴膜4之间增加阳膜3；在阴极隔板2与阳膜3之间增加阴膜4，将传统意义上的阳极水室、阴极水室均分隔成二个隔室，并都填充上离子快速迁移物质，分离出的靠近阳极隔板1、阴极隔板2的隔室依然定义为阳极水室、阴极水室，其它两个隔室定义为浓水室，相邻的浓水室之间为淡水室。本发明上述定义的阳极水室、阴极水室中极水离子含量将远远低于传统膜堆阳极水室、阴极水室中极水的离子含量，因而能有效遏制氯气的产生，极水回用时将削弱其强氧化性，从而减少EDI系统加药处理量；配合所述膜堆在工程应用时极水循环处理和浓水回用，可实现极水中无氯气产生并提升浓水回用效率乃至制水系统整体制水率。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
阳极水室501、阴极水室502、浓水室6以及淡水室7内均填充有离子快速迁移物质。
具体地，离子快速迁移物质为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合离子交换树脂。
还包括有浓水隔板12，所述浓水室6位于所述浓水隔板12内。
还包括有淡水隔板13，所述淡水室7位于所述淡水隔板13内。
还包括与浓水室6连通的浓水管道和与淡水室7连通的淡水管道，具体实施时，浓水隔板12和淡水隔板13均设置有流水通道，浓水隔板12上的流水通道与浓水管道连通，淡水隔板13上的流水通道与淡水管道连通。
如图3所示，极水通道11串联阴极水室502和阳极水室501。
如图4所示，极水通道11并联阴极水室502和阳极水室501。
上述的阴极水室502和阳极水室501称为极水室。
具体应用时，EDI膜堆上分别设置极水进口801、浓水进口901、淡水进口1001和极水出口802、浓水出口902、淡水出口1002。极水进口801与极水室及极水出口802相连通，浓水进口901和浓水出口902与浓水室6连通，淡水进口1001和淡水出口1002与淡水室7相连通。膜堆在工程应用时，极水进口801与极水出口802在膜堆外通过循环管道连通并确保极水循环使用。如图3所示，极水由极水进口801进入膜堆后可通过串联极水通道依次通过阴极水室502、阳极水室501后由极水出口802排出；如图4所示，也可通过并联极水通道同时通过阴极水室502、阳极水501后由极水出口802排出。阳极水室501、阴极水室502中极水离子含量将远远低于传统膜堆阳极水室、阴极水室中极水的离子含量，因而能有效遏制氯气的产生，极水回用时将削弱其强氧化性，从而减少EDI装置加药处理量；配合膜堆在工程应用时极水循环处理和浓水回用，具体是应用在反渗透装置中，采用本发明的膜堆对反渗透装置中的极水进行循环处理，可实现极水中无氯气产生并提升浓水回用效率乃至制水系统整体制水率。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EDI膜堆，其特征在于，其具有阳极、阴极和一极水通道(11)，阳极和阴极之间依序交替设置有相等数量的阳膜(3)和阴膜(4)以形成交替的浓水室(6)和淡水室(7)，所述阳极和其相邻的阳膜(3)构成阳极水室(501)，所述阴极和其相邻的阴膜(4)构成阴极水室(502)；所述阳极水室(501)和阴极水室(502)分别位于阳极隔板(1)和阴极隔板(2)内。
所述极水通道(11)用于引导极水通过阴极水室(502)和阳极水室(501)。
2.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，所述阳极水室(501)、阴极水室(502)、浓水室(6)以及淡水室(7)内均填充有离子快速迁移物质。
3.根据权利要求2所述的一种EDI膜堆，其特征在于，所述离子快速迁移物质为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合离子交换树脂。
4.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，还包括有浓水隔板(12)，所述浓水室(6)位于所述浓水隔板(12)内。
5.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，还包括有淡水隔板(13)，所述淡水室(7)位于所述淡水隔板(13)内。
6.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，还包括与浓水室(6)连通的浓水管道和与淡水室(7)连通的淡水管道。
7.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，所述阴膜和/或阳膜数量至少有3个。
8.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，所述极水通道(11)串联地经过所述阴极水室(502)和阳极水室(501)。
9.根据权利要求1所述的一种EDI膜堆，其特征在于，所述极水通道(11)并联地经过所述阴极水室(502)和阳极水室(501)。
10.一种EDI膜堆在极水循环处理和浓水回用上的应用。
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