CN1152830C - 液体纯化处理模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体纯化处理模块，具有结构简单，能耗低，不需化学药剂进行再生，适应性强不怕毒化，液体处理效果强的特点。该模块包括端板、配电底板、电极板、绝缘隔框及连接件，一对以上并排配置的配电底板通过连接件由端板及绝缘隔框固定，配电底板与配电元件连接，配电元件与可变极性直流电源相连，端板上的进出液口与配电底板上的导液孔及电极板之间的空隙连通构成液体通道，在电极板之间的空隙内还装有能使液流通过的离子交换树脂。在直流电场作用下，加上离子交换树脂的传输和扰流作用，电极能更有效地去除液体中的离子、有机物、悬浮物及胶体粒子，可以对各种来源的水、酒、果汁、饮料、乳制品及各种化工液体进行处理。

Description

液体纯化处理模块

                        技术领域

本发明属于一种液体处理装置，尤其是涉及一种液体纯化处理模块。

                        背景技术

在液化处理中，尤其是在水的处理过程中，代表性的技术有：蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法、冷冻法等，但用上述方法处理液体的设备在使用过程中不但能耗高，而且如反渗透法是通过薄膜进行液体处理，薄膜易受水中钙、氯等物质的毒化，给设备的运行及维护带来了很多麻烦，因此，尽管有新型薄膜不断推出，其应用仍然受到许多限制。还有像离子交换法，是通过离子交换树脂作为主体对液体进行处理，一方面树脂价格昂贵，另一方面因需要采用强碱、强酸来进行再生，从而会产生大量的二次污染，而导致设备保养和维护的复杂。电渗析法则采用主要由极板、隔框和离子交换膜组成的电渗析模块作为处理主体，在直流电场的作用下，实现水的淡化，但由于采用离子交换薄膜，仍然有被毒化的缺点。同时，该模块只能去除离子，而对有机物、胶体颗粒、其它颗粒或悬浮物的去除效果不明显。再者，由于电渗析模块的极板上必须发生水的电解，因此能耗较大。

目前公知较先进的EDI技术是在电渗析及离子交换树脂技术基础上发展起来的一种深度除盐技术，主要利用阴阳离子膜的单向传输离子的特性，在离子交换树脂被所电离产生的H⁺和OH^-连续再生的情况下，对液体中的阴阳离子进行去除，虽然免去了离子交换树脂的化学再生，并且比电渗析具有更高的深度处理能力，但是由于该技术仍然采用了阴阳离子薄膜，仍然存在薄膜被毒化的缺点，所以对原液的水质要求很高，以保证处理液体的质量和防止薄膜污染。

综上所说，虽然目前有一些水处理方面的先进技术，但是要以很低的能耗和简单的过程来实现水的纯化尚需技术上的突破。

                     发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液体在纯化处理过程中结构简单，液体处理能力强，使用耗能低，模块具有自我再生功能，无薄膜毒化问题的液体纯化处理模块。

本发明采用的技术方案是：一种液体纯化处理模块，其特征在于：包括一对以上并排配置的配电底板通过连接件由端板及绝缘隔框固定，配电底板与配电元件连接，且配电元件与可变极性直流电源相连，配电底板上固连有电极板，端板上的进出液口与配电底板上的导液孔以及相邻两电极板之间的空隙连通成液体通道，相邻电极板之间的空隙内装有能使液流通过的离子交换树脂。

本发明的最佳实施例还包括：

所述的配电底板采用复合导电板材，其结构是一耐蚀板材的两面各固连一层石墨膜。

其中一侧开有导液孔的配电底板，其相邻配电底板的导液孔与其相互倒置，各对电极板之间的空隙通过导液孔相互串联构成液体体通道。

其中一对以上两侧均有开有导液孔的配电底板相对排置，各对电极板之间的空隙通过导液孔相互并联构成液体通道。

其中一侧开有导液孔的配电底板和两侧开有导液孔的配电底板相互组合，各对电极板之间的空隙通过导液孔相互并串联构成液体通道。

本发明的工作原理如下：当直流电源通过配电元件、配电底板施加在正、负电极板上，待处理的液体从端板上的进口、配电底板的导液孔流经正、负电极之间液体流通道时，不仅静态的离子交换树脂对液流进行搅拌，使液体中更多的杂质离子、带电颗粒在电场的作用下快速向正、负电极迁移，并贮存在电极表面的双电层中，使原液体中较多的杂质离子、带电颗粒、有机物去除，而且在原液体中的杂质离子、带电颗粒得以去除的同时，在正、负电极与离子交换树脂之界面处的水分子发生电离，在正极附近有多余的OH^-，而在负极附近有多余的H⁺离子。这些离子将不断地对离子交换树脂进行再生，使吸附在离子交换树脂上的盐类离子被交换进入界面处的溶液中，然后再在电场力的作用下吸附在电极表面，从而在离子交换树脂填充床中形成一个浓度梯度，使得在床中心的离子交换树脂上的盐类离子通过固相不断地向两极迁移。由于离子在离子交换树脂内的扩散系数要远高于溶液中的扩散系数，大大提高了原液的纯化效率和深度。当正、负电极饱和或接近饱和后，由控制电路使直流电源断开，正、负电极短接，由于直流电场的消失和内部回路的形成，贮存在电极表面双电层中的离子、带电颗粒从电极表面回路通道的液体中，随液流排出，而所吸附的有机物已在电场的作用下被分解，形成二氧化碳、无机酸、水，其中，二氧化碳和无机酸以酸根的形式被储存在电极中，在再生时随液流排出，从而形成电极材料的再生。电极再生后，在控制电路作用下，在正、负电极上施加一极性和上一周期相反的电压，即可进入下一周期的纯化过程，以此往复对液体进行纯化处理。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：1、本发明采用了高效的电吸附方法对液体进行处理，在相邻两电极板之间的液流通道上设置了离子交换树脂，当液流经两相邻电极板时，在离子交换树脂的扰流作用下，打乱了液流正常的流动方式，其通道中液体流速加快，使液体中更多的杂质离子、带电颗粒在电场的作用下能迅速向正、负电极迁移，并贮存在电极表面的双电层中，至多去除原液体中的杂质离子、带电颗粒以及有机物等，尤其采用了离子交换树脂，能在离子交换树脂填充床中形成一个浓度梯度，通过离子交换树脂作为离子传输媒介，使得在床中心的离子交换树脂上的盐类离子通过固相不断地向两极迁移，因离子在离子交换树脂内的扩散系数要远高于溶液中的扩散系数，所以能大大地提高液体的纯化效率，也进一步提高了液体的处理深度，尤其在离子浓度较低时，更为明显。本发明的液体处理模块结构非常简单，因此可用较低成本，实现液体高质量纯化的处理要求。2、本发明采用了电吸模块结构，而模块在电极上没有明显的化学反应，所需的电能只是用来移动离子和带电粒子，因此能耗远远低于将液体分子从原液中分离出来的蒸馏法、反渗透法。同时也低于电渗透析法。3、由于不采用薄膜，不存在薄膜毒化问题，因此模块可以在各种恶劣环境下工作。4、本发明的电极具有自我再生功能，不需化学药剂，因此不存在其他方法有二次污染的问题。5、由于电极板无需更换，所以便于液体处理装置的保养和维修。

                   附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中A处的结构放大结构示意图之一。

图4是图1中A处的结构放大结构示意图之二。

图5是图1中A处的结构放大结构示意图之三。

图6是本发明的工作示意图之一。

图7是本发明的工作示意图之二。

图8是本发明的工作示意图之三。

                    具体实施方式

如图1、2所示本发明的液体纯化处理模块，包括配电底板4、电极板8、绝缘隔框5、端板1、连接件6，一对以上并排配置的配电底板4通过连接件6、绝缘隔框5、端板1固定，连接件6可采用一般的拉紧螺栓、螺母和垫片，也可采用吊紧螺栓，或U形螺栓等配以螺母和垫片，把配电底板4固定连接在端板1、绝缘隔框5之间，还可采用其它结构的连接件，配电底板4与配电元件2连接，配电元件2与可变极性直流电源相连，如图2所示配电底板4可通过配电夹3或其它配电板与配电元件2连接，使直流电源通过配电元件2与配电底板4形成电连接，从而实现对电极板8的正、反向供电。为防止连接件6和配电底板4接触后产生短路，在连接件6的表面覆有一层绝缘材料或覆有热收缩塑料管。如图1、2所示电极板8固连在配电底板4上，电极板8可用导电胶粘剂粘接在配电底板4上，或电极板8以其它方式固定连接配电底板4上。为提高配电底板4的强度或刚度，配电底板4采用复合导电板材，其结构是一耐蚀板材的两面各固连一层石墨膜，耐蚀板材起到支撑作用，而柔性石墨膜起导电作用，避免了单独采用石墨片带来的强度或刚度不够的问题。配电底板4上的导液孔10与端板1上的进出液口7以及相邻两电极板8之间空隙9连通，在相邻电极板8之间的空隙9中有能使液流通过的离子交换树脂11。

如图4所示，离子交换树脂11可采用波浪形或网格形的织物放在电极板8之间；或如图3所示采用球形或多边形规则的颗粒状，或图5所示的不规则的颗粒状，并在电极板8的两端设有透水的绝缘网板12，以防颗料状的离子交换树脂11流失，这样，待处理的液体通过正、负电极板8和离子交换树脂11时，因离子交换权脂的传输媒介和扰流作用，能高效、迅速地去除液体中的离子、有机物、悬浮物及胶体粒子等，尤其对液体中离子浓度较低的情况下，更为突出。

为增加液体在液流通道中的驻留时间，进一步提高液体的净化处理效果，如图6所示，一侧开有导液孔10的配电底板4，其导液孔10与其相邻配电底板4的导液孔10相互倒置，各对电极板8之间的空隙9通过导液孔10构成串联式液体通道，液流从端板1的进液口7进入，经相互串联的液体通道，从另一端板1的出液口7流出。

为减少串联式液体通道所导致的液流速度过高而产生的对电极的冲蚀作用，如图7所示，一对以上两侧均开有导液孔10的配电底板4相对排置，各对电极板8之间的空隙9通过导液孔10构成并联式液体通道，液流从端板1的进液口7进入，并同时通过并联的液体通道，再从另一端板1的出液口7流出。

在液流速度不高的情况下，为增加液体的混合和驻留时间，更进一步提高液体的处理效率，如图8所示，一侧开有导液孔10的配电底板4和二侧开有导液孔10的配电底板4相互组合，各对电极板8之间的空隙9通过导液孔10构成并串联式液体通道。可以是一对开有一侧导液孔10的配电底板4之间放置有二侧开有导液孔10的配电底板4；也可若干对两侧开有导液孔10的配电底板4之间放置有开有一侧导液孔10的配电底板4；可以任意组合成并串联式液体通道。

本发明的液体纯化处理模块，可以对各种来源的水、酒、果汁、饮料、乳制口及各种化工液体进行处理。

Claims (7)

1、一种液体纯化处理模块，其特征在于：包括一对以上并排配置的配电底板(4)通过连接件由端板(1)及绝缘隔框(5)固定，配电底板(4)与配电元件(2)连接，且配电元件(2)与可变极性直流电源相连，配电底板(4)上固连有电极板(8)，端板(1)上的进出液口(7)与配电底板(4)上的导液孔(10)以及相邻两电极板(8)之间的空隙(9)连通成液体通道，相邻电极板(8)之间的空隙(9)内装有能使液流通过的离子交换树脂(11)。

2、根据权利要求1所述的液体纯化处理模块，其特征在于：所述的离子交换树脂(11)为波浪形或网格形。

3、根据权利要求1所述的液体纯化处理模块，其特征在于：所述的离子交换树脂(11)为粒状。

4、根据权利要求1所述的液体纯化处理模块，其特征在于：所述的配电底板(4)采用复合导电板材，其结构是一耐蚀板材的两面各固连一层石墨膜。

5、根据权利要求1或4所述的液体纯化处理模块，其特征在于：一侧开有导液孔(10)的配电底板(4)，其相邻配电底板(4)的导液孔(10)与其相互倒置，各对电极板(8)之间的空隙(9)通过导液孔(10)相互串联构成液体通道。

6、根据权利要求1或4所述的液体纯化处理模块，其特征在于：一对以上两侧均有开有导液孔(10)的配电底板(4)相对排置，各对电极板(8)之间的空隙(9)通过导液孔(10)相互并联构成液体通道。

7、根据权利要求1或4所述的液体纯化处理模块，其特征在于：一侧开有导液孔(10)的配电底板(4)和两侧开有导液孔(10)的配电底板(4)相互组合，各对电极板(8)之间的空隙(9)通过导液孔(10)相互并串联构成液体通道。

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