CN113526628A - 一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置 - Google Patents

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杜建伟
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Abstract

本发明涉及电渗析处理技术领域,具体是涉及一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,包括电渗析器和位于电渗析器的内腔中的膜堆,所述膜堆为具有四个隔室的BP‑C‑A‑C构型;所述电渗析器的内腔中,膜堆的两端分别设置有电极组,所述电渗析器上设置有与膜堆的隔室相适配的配水系统;本发明在可持续淡化焦磷酸镀铜废水的前提下,可快速倒换电渗析器的电极,使浓室、淡室随之相应倒换,从而使阴膜两侧表面上的水垢在溶解与沉淀状态间相互交替,始终处于不稳定状态,防止水垢堵塞离子膜,对电渗析器的运行带来影响;以此同时,本发明设计的电渗析器通过优化配水系统,对废水中焦磷酸盐的分离效率可达95%以上。

Description

一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置
技术领域
本发明涉及电渗析处理技术领域,具体是涉及一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置。
背景技术
在电渗析器运行的过程中,阳膜淡室一侧会出现激化现象,阴膜浓室一侧会出现沉淀现象,沉淀堆积会降低离子膜的工作效率。为了解决沉淀现象,需定期检修,酸洗电渗析器内循环,或降低电流效率,以低功率运行设备。但这两种方式都会降低电渗析器的运行效率和时间。因此需要优化目前电渗析器对沉淀水垢的处理方法。
发明内容
为了实现以上目的,本发明提供了一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,通过倒换电极,使水垢在溶解和沉淀间转换,以此防止水垢堵塞离子膜,对电渗析器的运行带来影响,具体的技术方案如下:
本发明设计的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,包括电渗析器和位于电渗析器的内腔中的膜堆,所述膜堆为具有四个隔室的BP-C-A-C构型。
膜堆的本质为双极膜电渗析技术,通过双极膜(BPM)、阳离子交换膜(CEM)、阴离子交换膜(AEM)和阳离子交换膜交替排列,构成四隔室双电极膜电渗析构型(BP-C-A-C)。焦磷酸根等阴离子透过离子交换膜进入出水储存池,铜离子由浓室进入原水储存池循环,进而实现铜、磷的分离。
所述电渗析器的内腔中,膜堆的两端分别设置有电极组,所述电渗析器上设置有与膜堆的隔室相适配的配水系统。
所述电渗析器的内腔中,电极组沿远离膜堆的单侧方向上依次竖直设置有隔断板、阳极板、阴极板以及嵌于内腔侧壁的接线板。
所述阳极板是由阳极与极板连接组成,所述阴极板是由阴极与极板连接组成。
所述极板和隔断板的上下边均通过滑动组件滑动连接在电渗析器上下内壁上,且经设置在电渗析器外部的电机驱动,可通过电渗析器侧壁上开设的槽口滑进或滑出电渗析器;所述极板远离膜堆的一侧设置有接电槽。
所述接线板远离膜堆的一侧设置有接线盒,另一侧设置有与所述接电槽相适配的可伸缩的接线柱。以“接线板-阴极板-阳极板”的结构举例:当阳极板抽出时,接线板的接线柱与阴极板的接电槽相抵,此时阴极板开始作业;当阴极板抽出时,接线板的接线柱与阳极板的接电槽相抵,此时阳极板开始作业。通过上述步骤,本发明在可持续出水的前提下,完成对于膜堆两侧电极组的电路方向的改变。
进一步地,所述配水系统包括原水储存池,出水储存池,单独接进所述原水储存池的原水进水管,单独接出所述出水储存池的出水管,一端接出原水储存池、经第一泵机、电渗析器、第二泵机、另一端接入原水储存池的第一循环水管,以及一端接出出水储存池、经第三泵机、电渗析器、第四泵机、另一端接入出水储存池的第二循环水管。
配水系统的设计目的是为了适应电渗析器电机变换时,膜堆的浓室、淡室转换:当浓室、淡室的因电流方向变换时,原水的进入路径和出水的输出路径都需做替换。
进一步地,所述隔断板与电极组之间隔出的空腔构成极水腔,所述两个极水腔之间通过第三循环水管A和第三循环水管B连通,完成流体循环。
进一步地,所述第三循环水管A的水流流动路径上依次设置有第五泵机和第一极水池,所述第三循环水管B的水流流动路径上依次别设置有第六泵机和第二极水池。
第三循环水管A和第三循环水管B共同构成供两个极水腔中电极水循环流动的通道,除此之外,第三循环水管A还起到调节水路的作用:当需要更换电渗析器的电极极性时,需要利用隔断板封闭极水腔,利用第五泵机将极水腔中的电极水吸入第一极水池,以确保更换电极时,极水腔中无电极水。
进一步地,所述膜堆每个隔室的底部均设置有进水口,所述每个进水口远离电渗析器的一侧均通过三通阀分别与第一循环水管和第二循环水管连通。
进一步地,所述膜堆每个隔室的顶部均设置有出水口,所述每个出水口远离电渗析器的一侧均通过三通阀分别与第一循环水管和第二循环水管连通。
当浓室、淡室的因电流方向变换而发生位置交换时,原水的进入路径和目标水的输出路径都需做替换,此时每个隔室的进水口、出水口需通过三通阀连接正确的循环水路,选择的标准是:作为浓室、淡室的隔室的进水口、出水口所连接水路应是同一条循环水路,并保证浓室、淡室更换后,焦磷酸铜废水仍输入原水储存池,含磷废液仍输入出水储存池。
进一步地,所述每个出水口临近电渗析器的一侧均通过三通阀分别与高水位管和低水位管连通;所述高水位管的进水口高度与电渗析器内腔的顶部持平;所述低水位管的进水口高度临近电渗析器内腔底部。
设计高水位管和低水位管两种出水方式,是为了满足不同状态隔室的出水需求:当电渗析器正常工作时,隔室中充满水,因此出水可从高水位管流出;但当因定期维修检查等原因暂停电渗析器工作时,因进水中断,所以隔室中的水位会逐渐降低,水面和高水位管的管口处产生空隙,高水位管的汲水能力受阻,因此需要低水位管汲取隔室中的剩余水。
进一步地,所述极板和隔断板沿滑动方向远离槽口的一边设置有密封条,所述密封条与槽口的形状相适配。密封条的作用是为了保证增强电渗析器整体的密封性,防止极板和隔断板位移后,外部的空气进入电渗析器,引入外来污染物。
进一步地,所述每个隔室平行于极板的中轴面上间隔竖直设置有若干条形波纹状的湍流促进器。当水流流过湍流促进器时,可以在传质边界层中产生周期性不稳定的流动,破坏浓度边界层,强化传质的同时防止沉淀堵塞。
进一步地,本发明所有水路用管道的内表面均经过喷砂处理,处理后的表面粗糙度在0.01~0.04,以此减小流体流动阻力,保证管路顺畅。
与现有的电渗析装置相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明在可持续淡化焦磷酸镀铜废水的前提下,可快速倒换电渗析器的电极,使浓室、淡室随之相应倒换,从而使阴膜两侧表面上的水垢在溶解与沉淀状态间相互交替,始终处于不稳定状态,防止水垢堵塞离子膜,对电渗析器的运行带来影响。
(2)本发明设计的电渗析器通过优化配水系统,对废水中焦磷酸盐的分离效率可达95%以上,得到的含磷浓缩液浓度可达10g/L以上。
附图说明
图1是本发明电渗析器的正面剖视图;
图2是本发明电渗析器的俯视图;
图3是本发明配水系统的连接示意图;
图4是本发明应用例中正向电流下的配水方式;
图5是本发明应用例中反向电流下的配水方式。
图中:
1-电渗析器、11-内腔、12-槽口、13-极水腔、14-湍流促进器;
2-膜堆、21-隔室、211-进水口、212-出水口、2121-高水位管、2122-低水位管、213-三通阀;
3-电极组、31-隔断板、32-阳极板、321-阳极、33-阴极板、331-阴极、34-极板、341-接电槽、35-接线板、351-接线盒、352-接线柱、36-滑动组件、37-电机、38-密封条;
4-配水系统、41-原水储存池、42-出水储存池、43-原水进水管、44-第一泵机、45-第二泵机、46-第一循环水管、47-第三泵机、48-第四泵机、49-第二循环水管、4a-出水管、4b-第三循环水管A、4b1-第五泵机、4b2-第一极水池、4c-第三循环水管B、4c1-第六泵机、4c2-第二极水池。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的方式和取得的效果,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚和完整地描述。
实施例1
实施例1旨在阐明本发明设计装置的具体结构,内容如下:
如图1和图2所示,本发明设计的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,包括电渗析器1和位于电渗析器1的内腔11中的膜堆2,所述膜堆2为具有四个隔室21的BP-C-A-C构型。
膜堆2的本质为双极膜电渗析技术,通过双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列,构成四隔室双电极膜电渗析构型。焦磷酸根等阴离子透过离子交换膜进入出水储存池42,铜离子由浓室进入原水储存池41循环,进而实现铜、磷的分离。
所述电渗析器1的内腔11中,膜堆2的两端分别设置有电极组3,所述电渗析器1上设置有与膜堆2的隔室21相适配的配水系统4。
所述电渗析器1的内腔11中,电极组3沿远离膜堆2的单侧方向上依次竖直设置有隔断板31、阳极板32、阴极板33以及嵌于内腔11侧壁的接线板35。
所述阳极板32是由阳极321与极板34连接组成,所述阴极板33是由阴极331与极板34连接组成。在本实验例中,所述阳极321为铂铱涂层电极,所述阴极板33为钛电极。
所述极板34和隔断板31的上下边均通过滑动组件36滑动连接在电渗析器1上下内壁上,且经设置在电渗析器1外部的电机37驱动,可通过电渗析器1侧壁上开设的槽口12滑进或滑出电渗析器1;所述极板34远离膜堆2的一侧设置有接电槽341。
所述接线板35远离膜堆2的一侧设置有接线盒351,另一侧设置有与所述接电槽341相适配的可伸缩的接线柱352。以“接线板35-阴极板33-阳极板32”的结构举例:当阳极板32抽出时,接线板35的接线柱352与阴极板33的接电槽341相抵,此时阴极板33开始作业;当阴极板33抽出时,接线板35的接线柱352与阳极板32的接电槽341相抵,此时阳极板32开始作业。通过上述步骤,本发明在可持续出水的前提下,完成对于膜堆2两侧电极组3的电路方向的改变。
具体如图3所示,所述配水系统4包括原水储存池41,出水储存池42,单独接进所述原水储存池41的原水进水管43,单独接出所述出水储存池的出水管4a,一端接出原水储存池41、经第一泵机44、电渗析器1、第二泵机45、另一端接入原水储存池41的第一循环水管46,以及一端接出出水储存池42、经第三泵机47、电渗析器1、第四泵机48、另一端接入出水储存池42的第二循环水管49。
配水系统4的设计目的是为了适应电渗析器1电机变换时,膜堆2的浓室、淡室转换:当浓室、淡室的因电流方向变换时,原水的进入路径和出水的输出路径都需做替换。
具体的,所述隔断板31与电极组3之间隔出的空腔构成极水腔13,所述两个极水腔13之间通过第三循环水管A 4b和第三循环水管B 4c连通,完成流体循环。
具体的,所述第三循环水管A 4b的水流流动路径上依次设置有第五泵机4b1和第一极水池4b2,所述第三循环水管B 4c的水流流动路径上依次别设置有第六泵机4c1和第二极水池4c2。
第三循环水管A 4b和第三循环水管B 4c共同构成供两个极水腔13中电极水循环流动的通道,除此之外,第三循环水管A 4b还起到调节水路的作用:当需要更换电渗析器1的电极极性时,需要利用隔断板31封闭极水腔13,利用第五泵机4b1将极水腔13中的电极水吸入第一极水池4b2,以确保更换电极时,极水腔13中无电极水。
具体的,所述膜堆2每个隔室21的底部均设置有进水口211,所述每个进水口211远离电渗析器1的一侧均通过三通阀213分别与第一循环水管46和第二循环水管49连通。
具体的,所述膜堆2每个隔室21的顶部均设置有出水口212,所述每个出水口212远离电渗析器1的一侧均通过三通阀213分别与第一循环水管46和第二循环水管49连通。
当浓室、淡室的因电流方向变换而发生位置交换时,原水的进入路径和目标水的输出路径都需做替换,此时每个隔室21的进水口211、出水口212需通过三通阀213连接正确的循环水路,选择的标准是:作为浓室、淡室的隔室21的进水口211、出水口212所连接水路应是同一条循环水路,并保证浓室、淡室更换后,焦磷酸铜废水仍输入原水储存池41,含磷废液仍输入出水储存池42。
具体的,所述每个出水口212临近电渗析器1的一侧均通过三通阀213分别与高水位管2121和低水位管2122连通;所述高水位管2121的进水口高度与电渗析器1内腔11的顶部持平;所述低水位管2122的进水口高度临近电渗析器1内腔11底部。
设计高水位管2121和低水位管2122两种出水方式,是为了满足不同状态隔室21的出水需求:当电渗析器1正常工作时,隔室21中充满水,因此出水可从高水位管2121流出;但当因定期维修检查等原因暂停电渗析器1工作时,因进水中断,所以隔室21中的水位会逐渐降低,水面和高水位管2121的管口处产生空隙,高水位管2121的汲水能力受阻,因此需要低水位管2122汲取隔室21中的剩余水。
具体的,所述极板34和隔断板31沿滑动方向远离槽口12的一边设置有密封条38,所述密封条38与槽口12的形状相适配。密封条38的作用是为了保证增强电渗析器1整体的密封性,防止极板34和隔断板31位移后,外部的空气进入电渗析器1,引入外来污染物。
具体的,所述每个隔室21平行于极板34的中轴面上间隔竖直设置有若干条形波纹状的湍流促进器13。当水流流过湍流促进器13时,可以在传质边界层中产生周期性不稳定的流动,破坏浓度边界层,强化传质的同时防止沉淀堵塞。
具体的,本发明所有水路用管道的内表面均经过喷砂处理,处理后的表面粗糙度在0.01,以此减小流体流动阻力,保证管路顺畅。
实施例2
实施例2与实施例1除了以下内容外,其余部分均相同:
在本实施例中,湍流促进器13为斜向设置与隔室21中的网状结构,斜向角度为45°,靠近进水口211,且中心高度为隔室21高度的1/4。这种位置设计是因为隔室21其余部分流体边界层的流速较低,产生的涡旋强度也低,所以为了更好的均质效果,将湍流促进器13安装在流速较高的进水口211处来加强涡旋强度。
所有水路用管道的内表面均经过喷砂处理,处理后的表面粗糙度在0.04。
应用例
本应用例叙述的基础为实施例1中记载的内容,旨在阐明本发明的工作原理。
如图4所示,BP-C-A-C构型下,膜堆2左端为“接线板35-阳极板32”,膜堆2右端为“接线板35-阴极板33”,此时四个隔室21由阳极至阴极分别是“淡室-浓室-淡室-浓室”。
焦磷酸镀铜废水由原水进水管43进入原水储存池41,在第一泵机44的作用下,由浓室底部的进水口211进入电渗析器1。焦磷酸镀铜废水充满电渗析器1后,焦磷酸根等阴离子透过离子交换膜进入淡室,从淡室的出水口212流入出水储存池42;铜离子则由浓室的出水口212流入原水储存池41循环。至此实现铜、磷的分离。
当电渗析器1运行一段时间后(视具体的运行情况而言,时间在1周至1月间),阴膜浓室一侧会出现沉淀现象,沉淀堆积会降低离子膜的工作效率,此时需要倒置电极。倒置电极时需先通过隔断板31阻隔内腔11和极水腔13,抽空极水腔13,然后膜堆2左端降下阴极板33,抽离阳极板32,膜堆2右端降下阳极板32,抽离阴极板33。
如图5所示,倒置电极后:膜堆2左端为“接线板35-阴极板33”,膜堆2右端为“接线板35-阳极板32”,此时四个隔室21由阴极至阳极分别是“浓室-淡室-浓室-淡室”。通过三通阀213保证浓室进水和出水仍处于第一循环水管44中,淡室进水和出水仍处于第二循环水管49中。
后续电渗析器1中的铜、磷的分离过程与上文相同。
实验例
本实验例的叙述基础为上述实施例1中记载的内容,旨在阐明本发明的实际运行效果。
本实验例中使用的焦磷酸盐镀铜废水取自西安某厂的镀件淋洗水,水质指标见表1。电渗析器1使用的离子交换膜的物理化学性能指标见表2。
表1 焦磷酸盐镀铜废水水质
名称 pH Cu<sup>2+</sup>(mg/L) TP(mg/L)
含铜废水 9~9.5 55.74 184.38
表2 离子交换膜的物理化学性能指标
Figure BDA0003175885370000091
Figure BDA0003175885370000101
为了比较本发明设计的电渗析器1对焦磷酸镀铜废水中焦磷酸根离子的分离效率,设计以下实验组:
空白组:使用普通的BP-C-A-C构型构型电渗析器淡化上述实验废水——焦磷酸镀铜废水,即直流式工艺分离焦磷酸根离子,并测定12h后出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组1:使用本发明设计的电渗析器1淡化上述实验废水,在该对照组中,去除配水系统4的循环水路,即采用直流式工艺分离焦磷酸根离子,并测定12h后出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组2:对照组2与对照组1不同之处在于去除电渗析器中的湍流促进器14;
对照组3:使用本发明设计的电渗析器1淡化上述实验废水,在该对照组中,使用配水系统4的循环水路,即采用循环式工艺分离焦磷酸根离子,并测定12h后出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组4:对照组4与对照组3的不同之处在于测定3天后出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组5:对照组4与对照组3的不同之处在于测定7天后出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组6:对照组6与对照组5的不同之处在于:倒转电极,倒转结束1h后测定出水管4a的焦磷酸根离子浓度;
对照组7:对照组7与对照组6的不同之处在于测定倒转电极1天后出水管4a的焦磷酸根离子浓度。
上述实验组的具体数据结果见表3。
表3 设计实验组的具体数据结果
组数 出水管4aTP(g/L) 分离效率(%) 系统能耗(kW·h/kg)
空白组 5.51 38.98 53.3
对照组1 5.52 39.05 52.6
对照组2 5.47 38.69 59.8
对照组3 13.6 96.2 70.8
对照组4 12.3 87.0 81.6
对照组5 10.6 74.98 91.8
对照组6 11.5 81.34 85.7
对照组7 13.4 94.78 71.2
对比空白组与对照组1,可以看出,当本发明去除配水系统4的循环水路,即采用直流式工艺分离焦磷酸根离子时,与普通的电渗析器相比,焦磷酸根离子的分离效率差别不大,最终含磷浓缩液浓度在5~6g/L之间。
对比对照组1与对照组2,可以看出,当本发明去除湍流促进器14后,焦磷酸根离子的分离效率有下降但不明显;值得注意的是,此时系统的能耗有所上升,可能是电渗析器1内的传质效率下降,导致系统电阻变大,因此能耗增加。
对比对照组3与对照组1,可以看出,当本发明使用配水系统4的循环水路,即采用循环式工艺分离焦磷酸根离子时,与直流式工艺相比,焦磷酸根离子的分离效率显著提高,达到96.2%,且最终含磷浓缩液浓度大于10g/L。
对比对照组4与对照组1,可以看出,随着电渗析器1工作时间的增加,焦磷酸根离子的分离效率下降为87.0%,最终含磷浓缩液浓度在12~13g/L间。
对比对照组5与对照组1,可以看出,随着电渗析器1工作时间继续增加,焦磷酸根离子的分离效率下降为74.98%,最终含磷浓缩液浓度在10~11g/L间;值得注意的是,此时系统的能耗达到峰值91.8kW·h/kg,这是因为电渗析器1内阴膜浓室一侧会出现沉淀现象,导致传质效率大幅下降,系统电阻变大,因此能耗显著增加。
对比对照组6与对照组5,可以看出,当倒转电极后,焦磷酸根离子的分离效率有所提高,达到81.34%,最终含磷浓缩液浓度在11~12g/L间,系统的能耗也降低为85.7kW·h/kg。这是因为倒转电极后,浓室、淡室随之相应倒换,从而使阴膜两侧表面上的水垢初步溶解,因而传质效率上升,系统电阻变小,能耗降低。
对比对照组7与对照组6,可以看出,随着电渗析器1工作时间的增加,焦磷酸根离子的分离效率继续上升至94.78%,最终含磷浓缩液浓度在13~14g/L间,这是因为倒转电极后,阴膜两侧表面上的水垢在溶解与沉淀状态间相互交替,始终处于不稳定状态,因此传质效率回升,系统的能耗也重新下降至71.2kW·h/kg。
综上所述,在本实验例汇总,当以7天为一个周期倒转一次电渗析器1的电极时,电渗析器1的中水垢的沉淀现象能够明显缓解,系统的得到的含磷浓缩液浓度可达10g/L以上,焦磷酸盐的分离效率可达95%以上,因此以本发明有推广价值。

Claims (10)

1.一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,包括电渗析器(1)和位于电渗析器(1)的内腔(11)中的膜堆(2),所述膜堆(2)为具有四个隔室(21)的BP-C-A-C构型,其特征在于,所述电渗析器(1)的内腔(11)中,膜堆(2)的两端分别设置有电极组(3),所述电渗析器(1)上设置有与膜堆(2)的隔室(21)相适配的配水系统(4);
所述电渗析器(1)的内腔(11)中,电极组(3)沿远离膜堆(2)的单侧方向上依次竖直设置有隔断板(31)、阳极板(32)、阴极板(33)以及嵌于内腔(11)侧壁的接线板(35);
所述阳极板(32)是由阳极(321)与极板(34)连接组成,所述阴极板(33)是由阴极(331)与极板(34)连接组成;
所述极板(34)和隔断板(31)的上下边均通过滑动组件(36)滑动连接在电渗析器(1)上下内壁上,且经设置在电渗析器(1)外部的电机(37)驱动,可通过电渗析器(1)侧壁上开设的槽口(12)滑进或滑出电渗析器(1);所述极板(34)远离膜堆(2)的一侧设置有接电槽(341);
所述接线板(35)远离膜堆(2)的一侧设置有接线盒(351),另一侧设置有与所述接电槽(341)相适配的可伸缩的接线柱(352)。
2.如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述配水系统(4)包括原水储存池(41),出水储存池(42),单独接进所述原水储存池(41)的原水进水管(43),单独接出所述出水储存池的出水管(4a),一端接出原水储存池(41)、经第一泵机(44)、电渗析器(1)、第二泵机(45)、另一端接入原水储存池(41)的第一循环水管(46),以及一端接出出水储存池(42)、经第三泵机(47)、电渗析器(1)、第四泵机(48)、另一端接入出水储存池(42)的第二循环水管(49)。
3.如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述隔断板(31)与电极组(3)之间隔出的空腔构成极水腔(13),所述两个极水腔(13)之间通过第三循环水管A(4b)和第三循环水管B(4c)连通,完成流体循环。
4.如权利要求3所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述第三循环水管A(4b)的水流流动路径上依次设置有第五泵机(4b1)和第一极水池(4b2),所述第三循环水管B(4c)的水流流动路径上依次别设置有第六泵机(4c1)和第二极水池(4c2)。
5.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述膜堆(2)每个隔室(21)的底部均设置有进水口(211),所述每个进水口(211)远离电渗析器(1)的一侧均通过三通阀(213)分别与第一循环水管(46)和第二循环水管(49)连通。
6.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述膜堆(2)每个隔室(21)的顶部均设置有出水口(212),所述每个出水口(212)远离电渗析器(1)的一侧均通过三通阀(213)分别与第一循环水管(46)和第二循环水管(49)连通。
7.如权利要求3所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述每个出水口(212)临近电渗析器(1)的一侧均通过三通阀(213)分别与高水位管(2121)和低水位管(2122)连通;所述高水位管(2121)的进水口高度与电渗析器(1)内腔(11)的顶部持平;所述低水位管(2122)的进水口高度临近电渗析器(1)内腔(11)底部。
8.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述极板(34)和隔断板(31)沿滑动方向设置有密封条(38),所述密封条(38)与槽口(12)的形状相适配。
9.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,所述每个隔室(21)平行于极板(34)的中轴面上间隔竖直设置有若干条形波纹状的湍流促进器(13)。
10.如权利要求1所述的如权利要求1所述的一种高效淡化焦磷酸镀铜废水的电渗析装置,其特征在于,本发明所有水路用管道的内表面均经过喷砂处理,处理后的表面粗糙度在0.01~0.04。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786705A (zh) * 2010-02-04 2010-07-28 上海新豫环保科技有限公司 一种废水处理系统
US20120298509A1 (en) * 2010-04-16 2012-11-29 Atotech Deutschland Gmbh Membrane Electrolysis Stack, Electrodialysis Device Including the Stack and Method for the Regeneration of an Electroless Plating Bath
CN104478045A (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 中国科学院过程工程研究所 一种用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置与方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030155243A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-21 Eet Corporation Multi-path split cell spacer and electrodialysis stack design
JP2015534506A (ja) * 2012-10-12 2015-12-03 グレインズ リサーチ アンド ディベロップメント コーポレイション 廃水精製機
CN111954568B (zh) * 2018-10-17 2022-04-15 倍杰特集团股份有限公司 一种基于双极膜的盐水回收系统
CN111675284A (zh) * 2020-04-17 2020-09-18 生态环境部华南环境科学研究所 一种用于处理废铜废液的三维电解装置
CN111960513A (zh) * 2020-08-28 2020-11-20 浙江浙能技术研究院有限公司 一种防止阴极板结垢的电渗析反应器及废水处理方法
CN111960515A (zh) * 2020-08-28 2020-11-20 浙江浙能技术研究院有限公司 一种脱硫废水浓缩电渗析系统的免加药酸洗装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101786705A (zh) * 2010-02-04 2010-07-28 上海新豫环保科技有限公司 一种废水处理系统
US20120298509A1 (en) * 2010-04-16 2012-11-29 Atotech Deutschland Gmbh Membrane Electrolysis Stack, Electrodialysis Device Including the Stack and Method for the Regeneration of an Electroless Plating Bath
CN104478045A (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 中国科学院过程工程研究所 一种用于焦化废水的高效电渗析脱盐装置与方法

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