CN115475527A - 一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，涉及电渗析技术领域，包括底板、支撑板和底座，所述底板的上侧与所述支撑板的下侧和所述底座的下侧固定连接。本发明通过富含阳离子的溶液储存在四个柱体壳的内部，此时阳极板和阴极环通电，折叠膜堆发挥作用，该富含阳离子溶液中的阳离子穿过折叠膜堆，进入到折叠膜堆的内腔中，阴离子被阻隔在折叠膜堆和柱体壳的间隙中，由于折叠膜堆是折叠弯曲的形状，进行阴阳离子的分离时，提高选择透过性的效率，同时弯曲的交换膜堆，提高阴阳离子的交换时的面积，提高交换速率，从而提高电渗析的产能。

Description

一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置

技术领域

本发明涉及电渗析技术领域，尤其涉及一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置。

背景技术

在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中的阴、阳离子的选择透过性，分离溶质和水，此过程即为电渗析，利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于盐湖提锂。

在现有技术中，如中国专利申请号：CN106365273A的“一种多通道电渗析装置”，包括上电极板和下电极板，所述上电极板与所述下电极板之间设有圆柱体状膜堆组件，所述膜堆组件沿竖向轴线方向设有多个贯穿所述膜堆组件的料液道，所述上电极板与所述下电极板上均设有极液管，所述极液管上设有极液口，所述极液管通过所述极液口与外界相通，所述上电极板和/或所述下电极板上与所述料液道相应的位置设有至少四个料液口，所述料液口与外界相通一端位于所述上电极板和/或所述下电极板的侧面，所述料液口另一端与所述料液道相通，所述上电极板与所述下电极板上均设有电极接线柱。此发明提供的多通道电渗析装置，具有漏液少、电流效率高、脱盐效率高等优点。

但是在现有技术中，盐湖提锂是制造和生产锂资源的重要方式，相比较硬岩矿提锂来说成本较低，盐湖提锂中最主要的技术就是电渗析技术，但是由于盐湖提锂技术中的交换膜的面积较小，导致生产时间长，提取时的效率较低，导致产能较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决盐湖提锂是制造和生产锂资源的重要方式，相比较硬岩矿提锂来说成本较低，盐湖提锂中最主要的技术就是电渗析技术，但是由于盐湖提锂技术中的交换膜的面积较小，导致生产时间长，提取时的效率较低，导致产能较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，包括底板、支撑板和底座，所述底板的上侧与所述支撑板的下侧和所述底座的下侧固定连接，所述支撑板的上侧固定连接有搅拌机构，所述底板的上侧固定安装有初步电渗析机构，所述初步电渗析机构的外表面下部固定连接有单体电渗析机构；

所述单体电渗析机构包括输出管，所述输出管的上侧固定连接有聚集管，所述聚集管的上侧四个端口均固定连接有柱体壳，四个所述柱体壳的内腔底面均活动卡接有阴极环，四个所述阴极环的上侧均固定连接有折叠膜堆，四个所述折叠膜堆的上侧均固定连接有阳极板，所述折叠膜堆的外侧和所述柱体壳的内壁存在间隙；

所述阳极板的上侧卡接有弹簧，所述弹簧的上侧固定连接有圆盖，所述圆盖的下侧套接有密封环，所述圆盖的外表面下部螺纹连接有上连接壳，所述密封环的下侧与所述圆盖的内壁卡接，所述上连接壳的下侧与所述柱体壳的上侧通过螺栓固定连接，所述上连接壳的外侧螺纹连接有连接端管，所述连接端管的另一端固定连接有连接阀，所述柱体壳的外侧上部固定连接有出水口。

优选的，所述初步电渗析机构的外表面上部固定连接有转运水泵，所述转运水泵的下侧与所述底座的上侧固定连接。

优选的，所述初步电渗析机构包括抽水泵，所述抽水泵的下侧固定连接有上盖，所述上盖的上侧靠近边缘处固定卡接有固定件，所述固定件的下端固定连接有罐体。

优选的，所述上盖的下侧活动卡接有连接环架，所述连接环架的中部通过螺栓固定连接有阳极环，所述阳极环的下侧固定连接有粗膜堆，所述粗膜堆的下侧固定连接有阴极板。

优选的，所述连接环架的外侧与所述罐体的内壁活动卡接，所述阴极板的下侧与所述罐体的内腔底部活动卡接，所述罐体的下侧固定连接有支撑腿。

优选的，所述罐体的外表面上部与所述转运水泵的一端固定连接，所述转运水泵的另一端固定连接有箱体，所述箱体的内部固定连接有轴承。

优选的，所述轴承的中部固定安装有搅拌轮，所述搅拌轮的外侧和所述箱体的内壁搭接。

优选的，所述搅拌轮的一端且位于所述箱体的外侧固定安装有从动齿轮，所述从动齿轮的外侧啮合连接有主动齿轮。

优选的，所述主动齿轮的中部固定安装有变速箱，所述变速箱的另一侧固定安装有从动带轮，所述从动带轮的外侧活动连接有皮带，所述皮带的内侧活动连接有主动带轮。

优选的，所述主动带轮的中部固定安装有步进电机，所述步进电机的下侧固定连接有支撑架，所述支撑架的上侧与所述变速箱的下侧固定连接，所述支撑架的一侧与所述箱体的一侧固定连接，所述支撑架的下侧与所述底板的上侧固定连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明中，通过设置单体电渗析机构，实现多次电渗析，同时弯曲的交换膜堆，提高阴阳离子的交换时的面积，提高交换速率，通过打开四个连接阀，暂时存储在粗膜堆和罐体间隙的富含阳离子的溶液经过连接端管进入到上连接壳中，圆盖和上连接壳之间通过螺纹固定，再加上密封环形成密封的空间，该富含阳离子的溶液储存在四个柱体壳的内部，此时阳极板和阴极环通电，折叠膜堆发挥作用，该富含阳离子溶液中的阳离子穿过折叠膜堆，进入到折叠膜堆的内腔中，阴离子被阻隔在折叠膜堆和柱体壳的间隙中，由于折叠膜堆是折叠弯曲的形状，进行阴阳离子的分离时，提高选择透过性的效率，接着打开聚集管，四个折叠膜堆内腔中再次分离的阳离子溶液汇聚进入到输出管中，最终电渗析出富含阳离子锂离子的溶液，在打开聚集管的同时打开出水口，含有少量阴离子的溶液从出水口排出，实现锂离子分离，此为一次循环，再次重复上述步骤，完成剩余原卤的电渗析操作，提高阴阳离子交换速率从而提高电渗析的产能。

2、本发明中，通过设置搅拌机构，实现将原卤中沉淀和聚集的块状物质打散，使其成为小颗粒，通过启动步进电机工作转动，步进电机带动主动带轮转动，主动带轮的动力经过皮带传递到从动带轮，从动带轮将动力注入到变速箱中，经过变速箱变速后，带动主动齿轮旋转，啮合的从动齿轮被带动，由此从动齿轮带动搅拌轮在箱体的内部转动，操作人员将盐湖中原卤转移至箱体内部，搅拌轮将原卤进行搅拌，将原卤中沉淀和聚集的块状物质打散，便于后续的电渗析操作，避免堵塞管道。

3、本发明中，通过设置初步电渗析机构，实现初步电渗析，对原卤中的阴阳离子进行第一次分离，通过转运水泵开始工作，将箱体内部的原卤转移至初步电渗析机构中，当原卤全部灌满到罐体内部，关闭转运水泵，停止转移原卤，在阳极环和阴极板通电后，粗膜堆开始发挥作用，原卤中的阴离子穿过粗膜堆进入到粗膜堆和阴极板组成的圆柱形腔中，阳离子被存储在粗膜堆和罐体的间隙中，在打开连接阀的同时启动抽水泵，抽水泵将粗膜堆和阴极板组成的圆柱形腔中阴离子溶液排出。

附图说明

图1为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置的立体结构示意图；

图2为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置的立体结构示意图；

图3为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置搅拌机构后视的结构示意图；

图4为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置搅拌机构内部的结构示意图；

图5为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置四个单体电渗析机构的结构示意图；

图6为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置单体电渗析机构分解展开的结构示意图；

图7为本发明提出一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置折叠膜堆处分解的结构示意图。

图例说明：1、底板；

2、支撑板；

3、搅拌机构；31、从动齿轮；32、步进电机；33、主动带轮；34、皮带；35、主动齿轮；36、变速箱；37、从动带轮；38、支撑架；39、箱体；310、搅拌轮；311、轴承；

4、底座；

5、转运水泵；

6、初步电渗析机构；61、抽水泵；62、上盖；63、固定件；64、连接环架；65、阳极环；66、粗膜堆；67、阴极板；68、罐体；69、支撑腿；

7、单体电渗析机构；71、连接阀；72、聚集管；73、输出管；74、圆盖；75、密封环；76、上连接壳；77、弹簧；78、连接端管；79、柱体壳；710、阳极板；711、折叠膜堆；712、阴极环；713、出水口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

如图1-7所示，本发明提供了一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，包括底板1、支撑板2和底座4，底板1的上侧与支撑板2的下侧和底座4的下侧固定连接，支撑板2的上侧固定连接有搅拌机构3，底板1的上侧固定安装有初步电渗析机构6，初步电渗析机构6的外表面下部固定连接有单体电渗析机构7，单体电渗析机构7包括输出管73，输出管73的上侧固定连接有聚集管72，聚集管72的上侧四个端口均固定连接有柱体壳79，四个柱体壳79的内腔底面均活动卡接有阴极环712，四个阴极环712的上侧均固定连接有折叠膜堆711，四个折叠膜堆711的上侧均固定连接有阳极板710，折叠膜堆711的外侧和柱体壳79的内壁存在间隙，阳极板710的上侧卡接有弹簧77，弹簧77的上侧固定连接有圆盖74，圆盖74的下侧套接有密封环75，圆盖74的外表面下部螺纹连接有上连接壳76，密封环75的下侧与圆盖74的内壁卡接，上连接壳76的下侧与柱体壳79的上侧通过螺栓固定连接，上连接壳76的外侧螺纹连接有连接端管78，连接端管78的另一端固定连接有连接阀71，柱体壳79的外侧上部固定连接有出水口713。

通过打开四个连接阀71，暂时存储在粗膜堆66和罐体68间隙的富含阳离子的溶液经过连接端管78进入到上连接壳76中，圆盖74和上连接壳76之间通过螺纹固定，再加上密封环75形成密封的空间，该富含阳离子的溶液储存在四个柱体壳79的内部，在打开连接阀71的同时启动抽水泵61，抽水泵61将粗膜堆66和阴极板67组成的圆柱形腔中阴离子溶液排出，此时阳极板710和阴极环712通电，折叠膜堆711发挥作用，该富含阳离子溶液中的阳离子穿过折叠膜堆711，进入到折叠膜堆711的内腔中，阴离子被阻隔在折叠膜堆711和柱体壳79的间隙中，由于折叠膜堆711是折叠弯曲的形状，进行阴阳离子的分离时，提高选择透过性的效率，接着打开聚集管72，四个折叠膜堆711内腔中再次分离的阳离子溶液汇聚进入到输出管73中，最终电渗析出富含阳离子锂离子的溶液，在打开聚集管72的同时打开出水口713，含有少量阴离子的溶液从出水口713排出，实现锂离子分离，此为一次循环，再次重复上述步骤，完成剩余原卤的电渗析操作，通过设置单体电渗析机构7，实现多次电渗析，同时弯曲的交换膜堆，提高阴阳离子的交换时的面积，提高交换速率，从而提高电渗析的产能。

实施例2

如图1和图4所示，初步电渗析机构6的外表面上部固定连接有转运水泵5，转运水泵5的下侧与底座4的上侧固定连接，初步电渗析机构6包括抽水泵61，抽水泵61的下侧固定连接有上盖62，上盖62的上侧靠近边缘处固定卡接有固定件63，固定件63的下端固定连接有罐体68，上盖62的下侧活动卡接有连接环架64，连接环架64的中部通过螺栓固定连接有阳极环65，阳极环65的下侧固定连接有粗膜堆66，粗膜堆66的下侧固定连接有阴极板67，连接环架64的外侧与罐体68的内壁活动卡接，阴极板67的下侧与罐体68的内腔底部活动卡接，罐体68的下侧固定连接有支撑腿69；

通过设置初步电渗析机构6，实现初步电渗析，对原卤中的阴阳离子进行第一次分离，通过转运水泵5开始工作，将箱体39内部的原卤转移至初步电渗析机构6中，当原卤全部灌满到罐体68内部，关闭转运水泵5，停止转移原卤，在阳极环65和阴极板67通电后，粗膜堆66开始发挥作用，原卤中的阴离子穿过粗膜堆66进入到粗膜堆66和阴极板67组成的圆柱形腔中，阳离子被存储在粗膜堆66和罐体68的间隙中，在打开连接阀71的同时启动抽水泵61，抽水泵61将粗膜堆66和阴极板67组成的圆柱形腔中阴离子溶液排出。

实施例3

如图1、图2和图3所示，罐体68的外表面上部与转运水泵5的一端固定连接，转运水泵5的另一端固定连接有箱体39，箱体39的内部固定连接有轴承311，轴承311的中部固定安装有搅拌轮310，搅拌轮310的外侧和箱体39的内壁搭接，搅拌轮310的一端且位于箱体39的外侧固定安装有从动齿轮31，从动齿轮31的外侧啮合连接有主动齿轮35，主动齿轮35的中部固定安装有变速箱36，变速箱36的另一侧固定安装有从动带轮37，从动带轮37的外侧活动连接有皮带34，皮带34的内侧活动连接有主动带轮33，主动带轮33的中部固定安装有步进电机32，步进电机32的下侧固定连接有支撑架38，支撑架38的上侧与变速箱36的下侧固定连接，支撑架38的一侧与箱体39的一侧固定连接，支撑架38的下侧与底板1的上侧固定连接；

通过设置搅拌机构3，实现将原卤中沉淀和聚集的块状物质打散，使其成为小颗粒，通过启动步进电机32工作转动，步进电机32带动主动带轮33转动，主动带轮33的动力经过皮带34传递到从动带轮37，从动带轮37将动力注入到变速箱36中，经过变速箱36变速后，带动主动齿轮35旋转，啮合的从动齿轮31被带动，由此从动齿轮31带动搅拌轮310在箱体39的内部转动，操作人员将盐湖中原卤转移至箱体39内部，搅拌轮310将原卤进行搅拌，将原卤中沉淀和聚集的块状物质打散，便于后续的电渗析操作，避免堵塞管道。

本装置的使用方法及工作原理：通过启动步进电机32工作转动，步进电机32带动主动带轮33转动，主动带轮33的动力经过皮带34传递到从动带轮37，从动带轮37将动力注入到变速箱36中，经过变速箱36变速后，带动主动齿轮35旋转，啮合的从动齿轮31被带动，由此从动齿轮31带动搅拌轮310在箱体39的内部转动，操作人员将盐湖中原卤转移至箱体39内部，搅拌轮310将原卤进行搅拌，将原卤中沉淀和聚集的块状物质打散，使其成为小颗粒，转运水泵5开始工作，将箱体39内部的原卤转移至初步电渗析机构6中，当原卤全部灌满到罐体68内部，关闭转运水泵5，停止转移原卤，在阳极环65和阴极板67通电后，粗膜堆66开始发挥作用，原卤中的阴离子穿过粗膜堆66进入到粗膜堆66和阴极板67组成的圆柱形腔中，阳离子被存储在粗膜堆66和罐体68的间隙中，由于粗膜堆66是作为第一步电渗析，部分阴离子还会存在，打开四个连接阀71，暂时存储在粗膜堆66和罐体68间隙的富含阳离子的溶液经过连接端管78进入到上连接壳76中，圆盖74和上连接壳76之间通过螺纹固定，再加上密封环75形成密封的空间，该富含阳离子的溶液储存在四个柱体壳79的内部，在打开连接阀71的同时启动抽水泵61，抽水泵61将粗膜堆66和阴极板67组成的圆柱形腔中阴离子溶液排出，此时阳极板710和阴极环712通电，折叠膜堆711发挥作用，该富含阳离子溶液中的阳离子穿过折叠膜堆711，进入到折叠膜堆711的内腔中，阴离子被阻隔在折叠膜堆711和柱体壳79的间隙中，由于折叠膜堆711是折叠弯曲的形状，进行阴阳离子的分离时，提高选择透过性的效率，接着打开聚集管72，四个折叠膜堆711内腔中再次分离的阳离子溶液汇聚进入到输出管73中，最终电渗析出富含阳离子锂离子的溶液，在打开聚集管72的同时打开出水口713，含有少量阴离子的溶液从出水口713排出，实现锂离子分离，此为一次循环，再次重复上述步骤，完成剩余原卤的电渗析操作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，包括底板（1）、支撑板（2）和底座（4），其特征在于：所述底板（1）的上侧与所述支撑板（2）的下侧和所述底座（4）的下侧固定连接，所述支撑板（2）的上侧固定连接有搅拌机构（3），所述底板（1）的上侧固定安装有初步电渗析机构（6），所述初步电渗析机构（6）的外表面下部固定连接有单体电渗析机构（7）；

所述单体电渗析机构（7）包括输出管（73），所述输出管（73）的上侧固定连接有聚集管（72），所述聚集管（72）的上侧四个端口均固定连接有柱体壳（79），四个所述柱体壳（79）的内腔底面均活动卡接有阴极环（712），四个所述阴极环（712）的上侧均固定连接有折叠膜堆（711），四个所述折叠膜堆（711）的上侧均固定连接有阳极板（710），所述折叠膜堆（711）的外侧和所述柱体壳（79）的内壁存在间隙；

所述阳极板（710）的上侧卡接有弹簧（77），所述弹簧（77）的上侧固定连接有圆盖（74），所述圆盖（74）的下侧套接有密封环（75），所述圆盖（74）的外表面下部螺纹连接有上连接壳（76），所述密封环（75）的下侧与所述圆盖（74）的内壁卡接，所述上连接壳（76）的下侧与所述柱体壳（79）的上侧通过螺栓固定连接，所述上连接壳（76）的外侧螺纹连接有连接端管（78），所述连接端管（78）的另一端固定连接有连接阀（71），所述柱体壳（79）的外侧上部固定连接有出水口（713）。

2.根据权利要求1所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述初步电渗析机构（6）的外表面上部固定连接有转运水泵（5），所述转运水泵（5）的下侧与所述底座（4）的上侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述初步电渗析机构（6）包括抽水泵（61），所述抽水泵（61）的下侧固定连接有上盖（62），所述上盖（62）的上侧靠近边缘处固定卡接有固定件（63），所述固定件（63）的下端固定连接有罐体（68）。

4.根据权利要求3所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述上盖（62）的下侧活动卡接有连接环架（64），所述连接环架（64）的中部通过螺栓固定连接有阳极环（65），所述阳极环（65）的下侧固定连接有粗膜堆（66），所述粗膜堆（66）的下侧固定连接有阴极板（67）。

5.根据权利要求4所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述连接环架（64）的外侧与所述罐体（68）的内壁活动卡接，所述阴极板（67）的下侧与所述罐体（68）的内腔底部活动卡接，所述罐体（68）的下侧固定连接有支撑腿（69）。

6.根据权利要求5所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述罐体（68）的外表面上部与所述转运水泵（5）的一端固定连接，所述转运水泵（5）的另一端固定连接有箱体（39），所述箱体（39）的内部固定连接有轴承（311）。

7.根据权利要求6所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述轴承（311）的中部固定安装有搅拌轮（310），所述搅拌轮（310）的外侧和所述箱体（39）的内壁搭接。

8.根据权利要求7所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述搅拌轮（310）的一端且位于所述箱体（39）的外侧固定安装有从动齿轮（31），所述从动齿轮（31）的外侧啮合连接有主动齿轮（35）。

9.根据权利要求8所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述主动齿轮（35）的中部固定安装有变速箱（36），所述变速箱（36）的另一侧固定安装有从动带轮（37），所述从动带轮（37）的外侧活动连接有皮带（34），所述皮带（34）的内侧活动连接有主动带轮（33）。

10.根据权利要求9所述的一种盐湖提锂使用的高效多通道电渗析装置，其特征在于：所述主动带轮（33）的中部固定安装有步进电机（32），所述步进电机（32）的下侧固定连接有支撑架（38），所述支撑架（38）的上侧与所述变速箱（36）的下侧固定连接，所述支撑架（38）的一侧与所述箱体（39）的一侧固定连接，所述支撑架（38）的下侧与所述底板（1）的上侧固定连接。

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