CN205045860U - 一种工业原液脱盐的膜分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种工业原液脱盐的膜分离系统，包括膜分离单元、原液存放箱、自来水存放箱、连接管路，其中，所述原液存放箱通过连接管路经膜堆内部的原液室在电场作用下迁移带电离子后回到原液存放箱构成一个循环回路，所述自来水存放箱通过连接管路与膜堆内部的自来水室在电场作用下迁移带电离子回到自来水存放箱构成一个循环回路，且自来水存放箱又通过连接管路经极区后回到自来水存放箱，原液通过系统控制器来实现在分离系统上闭路循环，定时定量倒极运行，并且原液进入膜堆中原液室过程在电极室供给的直流电场下将其内部含盐离子迁移至自来水室从而起到脱盐分离的作用。

Description

一种工业原液脱盐的膜分离系统

技术领域

本实用新型涉及膜分离技术，尤其涉及一种工业原液脱盐的膜分离系统。

背景技术

目前，我国在分离技术方面主要是针对离子交换法、蒸馏法进行大量的研究实验，但与国外同等产品相比较相差太远，且效果也一般，尤其在化工、医药、食品等领域，生产的原液、中间液或者最终排放的废液均含有大量的盐，需要进行脱盐分离处理。现阶段常有的除盐方式主要有：膜分离（ED）、反渗透(RO)和离子交换法。其中，膜分离(ED)是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度降低，从而得到脱盐的原液，但膜分离法易结垢，耗电量大，设备占地面积大。为此国外对膜分离(ED)法进行改进，即频繁倒极膜分离（EDR）,EDR是根据膜分离(ED)原理，每间隔一定的时间，正负电极极性相互倒换，能够自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，但是，目前的频繁倒极膜分离（EDR）和膜分离（ED）均未解决耗电量大、设备占地面积大的问题；反渗透（RO）是一种借助于选择透过（半透过）性膜的功能，以压力差为推动力的膜分离技术，但反渗透设备中的反渗透膜一旦出现损伤，往往不可逆的，因而需要定时清洗RO膜，操作复杂；离子交换法是利用离子交换树脂将水中杂质离子截留，同时离子交换树脂上的H⁺或者OH^-分别与水中杂质离子进行反应来去除水中杂质，但离子交换树脂饱和后产生的离子失效污染会引起对产品污染，且在分离过程中需要大量酸碱和水。

综上所述，现阶段的分离设备存在以下缺点：

1.设备分离处理效果不理想、运行成本高、耗电量大；

2.再生时需要消耗酸碱及大量清洗用水，浪费水资源

3.设备占地面积大，易结垢、易产生二次污染。

实用新型内容

鉴于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种工业原液脱盐的膜分离系统，采用闭路循环定时定量倒极运行方法来解决现有技术中存在的沉淀结垢必须停机酸洗或拆开检修难题。

一种工业原液脱盐的膜分离系统，包括膜分离单元、原液存放箱、自来水存放箱、连接管路，原液存放箱内部设置循环泵、液位控制器，原液存放箱外接原液输入管道，且原液输入管道上设置有阀门组，所述膜分离单元包括膜堆、极区、压紧装置，所述膜堆两侧分别设置有电极板构成极区，所述膜堆与极区之间通过分离膜和导水板交替排列组装分隔原液室和自来水室，所述电极板与倒极控制单元相连，所述倒极控制单元包括用于调整正负电极板换向的电器控制系统，所述电器控制系统内部设置有整流电源，所述原液存放箱通过连接管路经膜堆内部的原液室在直流电场作用下迁移离子后回到原液存放箱构成一个循环回路，所述自来水存放箱通过连接管路经膜堆内部的自来水室在直流电场作用下迁移离子后回到自来水存放箱构成一个循环回路，所述自来水存放箱也通过连接管路经极区后回到自来水存放箱，且所述极区出口与自来水存放箱连接管路上还设置一个极水外排管道，所述自来水存放箱外接自来水管道用于补充新的自来水，且其内部也设置有液位控制器，所述外接自来水管道上设有流量计和阀门组；而在与膜分离单元连接管路上均设置阀门组及流量计，所述循环泵、液位控制器、整流电源、阀门组、流量计均与PLC控制单元连接构成一个自动控制系统，同时原液进入原液室过程中在电极板形成的直流电场下将其内部含盐离子迁移至自来水室从而起到脱盐分离的作用，并通过自动控制系统来控制其在分离系统上闭路循环、定时、定量、倒极运行。

优选地，所述工业原液脱盐的膜分离系统还包括参数在线监测系统，所述参数在线监测系统包括温度传感器、液位控制器、电导检测管、电压显示器、电流显示器、PLC控制单元，所述温度传感器用于检测原液室、自来水室、极区中溶液的温度，所述液位控制器用来控制原液存放箱和自来水存放箱的水位，所述电压显示器、电流显示器用于观察原液室、自来水室、极区中溶液的电压及电流；多个电导检测管分别设置在原液室和自来水室的出水管处，用于监测循环过程中原液室的浓度及脱盐分离效果，与预设值相比较，并通过PLC控制单元来调整整流电源输出的电压电流来修正循环过程中原液室的脱盐分离效率。

优选地，所述原液存放箱的数量大于或等于1，且每个原液存放箱均通过连接管路与膜分离单元相连。

优选地，所述原液存放箱的数量为2。

优选地，所述电极板上内部设置有钛丝涂钌电极，且钛丝涂钌电极在电极板上呈错位分布，每三根相离最近的钛丝涂钌电极构成一个等边三角形。

本实用新型的优先和有益效果为：

1.原液通过自动控制系统来确保在经原液室构成的循环回路中实现定时、定量、闭路循环运行，有效地简化了分离系统的操作步骤和实时监控；

2.所述原液存放箱通过连接管路经膜堆内部的原液室在直流电场的作用下迁移带电离子构成一个循环回路，使得原液分离后的成品液与自来水室、极室排放液完全隔离，避免了成品液被污染导致的产品质量不稳定。

3.所述自来水存放箱通过连接管路经膜堆内部的自来水室在直流电场的作用下迁移带电离子构成一个循环回路，自来水存放箱因原液离子迁移浓度上升，浓度在线监测系统会在预设的浓度值超过时自动打开极水外排管道上的阀门组，自动开启与自来水存放箱连接管道上的阀门组并自动补充自来水，确保自来水浓度稳定，避免浓差渗透影响分离效率。

4.该分离系统无需对装置用酸碱再生，降低了生产成本，也提升了分离液的质量；

5.该分离系统通过PLC控制单元使显示中间运行数据、产品成品质量、产量、设备运行状况的全面监控；

6.电极板上采用钛丝涂钌电极，通过钛丝涂钌电极在电极板上呈错位布置，使水流经电极室时水流冲击错位钛丝起到搅拌作用，使得极水在极区流动过程中与钛丝电极接触更加紧密，提高了电流效率，同时在倒极后利用氧化还原的作用对结垢物冲洗效果较好，避免水流死角引起极化沉淀结垢，保证了设备的正常运行，有效延长了电极的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的优选实施方式就行优选地描述，其中，

图1为本实用新型提供的一种工业原液脱盐的膜分离系统的原理图；

图2为本实用新型提供的一种工业原液脱盐的膜分离系统中参数在线监测系统和系统控制器的原理图；

图3为本实用新型提供的一种工业原液脱盐的膜分离系统中钛丝涂钌电极在电极板上的布置图。

具体实施方式

参照图1至图3对本实用新型一种工业原液脱盐的膜分离系统实施例做进一步说明。

一种工业原液脱盐的膜分离系统，包括膜分离单元1、原液存放箱2、自来水存放箱3、连接管路41，原液存放箱2内部设置循环泵42、液位控制器43，原液存放箱2外接原液输入管道21，且原液输入管道21上设置有阀门组44，所述膜分离单元1包括膜堆11、极区12、压紧装置13，所述膜堆11两侧分别设置有电极板18构成极区12，所述膜堆11与极区12之间通过分离膜14和导水板交替排列组装分隔原液室17和自来水室16，所述电极板18与倒极控制单元5相连，所述倒极控制单元5包括用于调整正负电极板18换向的电器控制系统51，所述电器控制系统51内部设置有整流电源52，所述原液存放箱2通过连接管路41经膜堆11内部的原液室17在直流电场作用下迁移离子后回到原液存放箱2构成一个循环回路，所述自来水存放箱3通过连接管路41经膜堆11内部的自来水室16在直流电场作用下迁移离子后回到自来水存放箱3构成一个循环回路，所述自来水存放箱3也通过连接管路41经极区12后回到自来水存放箱3，且所述极区12出口与自来水存放箱3连接管路41上还设置一个极水外排管道48，所述自来水存放箱3外接自来水管道31用于补充新的自来水，且其内部也设置有液位控制器43，所述外接自来水管道31上设有流量计45和阀门组44；而在与膜分离单元1连接管路41上均设置阀门组44及流量计45，循环泵42、液位控制器43、整流电源52、阀门组44、流量计45均与PLC控制单元46连接构成一个自动控制系统4，同时原液进入原液室17过程中在电极板18形成的直流电场下将其内部含盐离子迁移至自来水室16从而起到脱盐分离的作用，并通过自动控制系统4来控制其在分离系统上闭路循环、定时、定量、倒极运行。

所述工业原液脱盐的膜分离系统还包括参数在线监测系统6，所述参数在线监测系统6包括温度传感器61、电导检测管62、电压显示器63、电流显示器64、PLC控制单元46，所述温度传感器61用于检测原液室17、自来水室16、极区12中溶液的温度，所述电压显示器63、电流显示器64用于检测原液室17、自来水室16、极区12中溶液的电压及电流；多个电导检测管62分别设置在原液室17和/或自来水室16的出水管处，用于监测循环过程中原液室17的浓度和脱盐分离效率，与预设值相比较，并通过PLC控制单元46来调整电极板18上输出的电压来修正循环过程中原液室17的脱盐分离效率。

所述原液存放箱2的数量大于或等于1，优选地，所述原液存放箱2的数量为2。且每个原液存放箱2均通过连接管路41与膜分离单元1相连。这样可以保证当一个原液存放箱2内的原液分离完成后，可直接通过系统控制器4来调整阀门组直接进行另一个原液存放箱2原液的分离工作。

所述电极板18上内部设置有钛丝涂钌电极181，且钛丝涂钌电极181在电极板18上呈错位分布，每三根相离最近的钛丝涂钌电极181构成一个等边三角形。确保水流在经过极室时的冲击搅拌作用，避免产生死角引起的极化沉淀结垢现象，延长电极使用寿命。电极板柜18为PVC塑料，每个钛丝涂钌电极181直径为0.5m/m，间隔0.5m/m错位布置。

同时，所述阀门组44包括一个电磁阀和一个手动阀，这样可以确保在电磁阀出现故障时，采用手动阀来实现对分离系统的操作。

具体运行方式：操作人员先对原液在PLC控制单元46的触摸屏进行定时、定量的设置，PLC控制单元46控制原液输入管道21上设置有阀门组44打开，将原液输送至原液存放箱2，当原液的量达到预设值时，关闭原液输入管道21上设置有阀门组44，同时启动原液存放箱2和自来水存放箱3内的循环泵42，原液通过循环泵42沿着连接管路41道进入膜分离单元1，在膜分离单元1后进行盐离子分离，脱盐后的分离液存在原液室17中通过连接管路41道回到原液存放箱2中，并再次通过循环泵42再次进入膜分离单元1进行循环分离。同时自来水存放箱3的自来水通过循环泵42进入膜分离单元1，在自来水室16带走从原液室17中分离的盐离子、在极区带走极区内盐离子和结垢并循环回至自来水存放箱3。自来水存放箱3因原液离子迁移浓度上升，浓度在线监测系统会在预设的浓度值超过时自动打开极水外排管道48上的阀门组44，关闭与自来水存放箱3连接管道41上的阀门组44并自动补充自来水，通过PLC控制单元46来确保自来水浓度稳定，避免浓差渗透影响分离效率。

脱盐分离后的分离液也通过PLC控制单元46控制参数在线监测系统6对其脱盐率测算，并与预设值进行比较，当与预设值的浓度不合格，PLC控制单元46通过调控电极输出的电压来调节脱盐分离的效率，使得其确保分离液的浓度在预设值偏差许可内。当原液的分离时间达到预设值时，分离液的浓度也达标，PLC控制单元46控制阀门组44连接另一个原液存放箱2，并关闭与上一个原液存放箱2的阀门组44，同时，控制倒极控制单元5调整正负电极板18换向信号输出，正负电极倒相后对极区、膜堆中已形成的沉淀结垢有氧化还原的作用，实现自动再生。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种工业原液脱盐的膜分离系统，包括膜分离单元、原液存放箱、自来水存放箱、连接管路，原液存放箱内部设置循环泵、液位控制器，原液存放箱外接原液输入管道，且原液输入管道上设置有阀门组，所述膜分离单元包括膜堆、极区、压紧装置，所述膜堆两侧分别设置有电极板构成极区，其特征在于，所述膜堆与极区之间通过分离膜和导水板交替排列组装分隔原液室和自来水室，所述电极板与倒极控制单元相连，所述倒极控制单元包括用于调整正负电极板换向的电器控制系统，所述电器控制系统内部设置有整流电源，所述原液存放箱通过连接管路经膜堆内部的原液室在直流电场作用下迁移离子后回到原液存放箱构成一个循环回路，所述自来水存放箱通过连接管路经膜堆内部的自来水室在直流电场作用下迁移离子后回到自来水存放箱构成一个循环回路，所述自来水存放箱也通过连接管路经极区后回到自来水存放箱，且所述极区出口与自来水存放箱连接管路上还设置一个外排管道，所述自来水存放箱外接自来水管道用于补充新的自来水，且其内部也设置有液位控制器，所述外接自来水管道上设有流量计和阀门组；而在与膜分离单元连接管路上均设置阀门组及流量计，所述循环泵、液位控制器、整流电源、阀门组、流量计均与PLC控制单元连接构成一个自动控制系统，同时原液进入膜堆室过程中在电极板形成的直流电场下将其内部含盐离子迁移至自来水室从而起到脱盐分离的作用，并通过自动控制系统来控制其在分离系统上实现闭路循环、定时、定量、倒极运行。

2.根据权利要求1所述的一种工业原液脱盐的膜分离系统，其特征在于，所述工业原液脱盐的膜分离系统还包括参数在线监测系统，所述参数在线监测系统包括温度传感器、液位控制器、电导检测管、电压显示器、电流显示器、PLC控制单元，所述温度传感器用于检测原液室、自来水室、极区中溶液的温度，所述液位控制器用来控制原液存放箱和自来水存放箱的水位，所述电压显示器、电流显示器用于观察原液室、自来水室、极区中迁移离子效率的电压及电流；多个电导检测管分别设置在原液室和自来水室的出水管处，用于监测循环过程中原液室的浓度及脱盐分离效果，与预设值相比较，并通过PLC控制单元来调整整流电源输出的电压电流来修正循环过程中原液室的脱盐分离效率。

3.根据权利要求1所述的一种工业原液脱盐的膜分离系统，其特征在于，所述原液存放箱的数量大于或等于1，且每个原液存放箱均通过连接管路与膜分离单元相连。

4.根据权利要求3所述的一种工业原液脱盐的膜分离系统，其特征在于，所述原液存放箱的数量为2。

5.根据权利要求1所述的一种工业原液脱盐的膜分离系统，其特征在于，所述电极板上内部设置有钛丝涂钌电极，且钛丝涂钌电极在电极板上呈错位分布，每三根相离最近的钛丝涂钌电极构成一个等边三角形。