CN207614657U

CN207614657U - 一种全自动恒温电渗析集成装置

Info

Publication number: CN207614657U
Application number: CN201720346711.3U
Authority: CN
Inventors: 李为; 曹振; 汪耀明; 陶振; 荚存兵; 李传润; 吴亮; 张勤
Original assignee: HEFEI CHEMJOY POLYMER MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI CHEMJOY POLYMER MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2018-07-17
Anticipated expiration: 2027-04-05

Abstract

本实用新型一种全自动恒温电渗析集成装置，解决现有电渗析装置布局松散，占地面积大，组装较复杂，无法控温、安装调试繁琐等不便于实验操作的问题。本实用新型采用可移动框架式一体化设计，将料液罐、膜组件、循环泵、电源系统、控温系统、流量计和管道都集成安装在一个不锈钢框架上，结构合理，设备紧凑，使得设备性能和实验工作效率都有了较大提高。可以满足废水处理、脱盐等电渗析实验的需要，膜组件与设备采用易拆卸式连接，方便更换。

Description

一种全自动恒温电渗析集成装置

技术领域

本实用新型涉及一种膜分离技术领域的设备，特别涉及一种全自动恒温电渗析集成装置。

背景技术

电渗析(ED)技术作为一种新型绿色化工分离技术，由于其高效、低能耗、实用、无污染和工艺简便等独特优点，已应用于化工、冶金、食品、生物医药、环境工程等领域，普遍被认为是新型分离技术，是解决当代人类面临的能源、资源、环境等重大问题的有效手段。电渗析是在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。目前，由于没有统一的标准，用于电渗析过程开发的实验装置中，电渗析膜堆、料液罐、泵、流量计、管道及阀门等部件采用分散式连接，布局松散，安装调试繁琐，自动化程度低，占用空间大，搬运困难，不便于实验操作，并进一步影响了实验数据的可靠性,同时由于在电渗析运行过程中，会有热量产生，导致系统温度升高，易损坏隔网和膜及相关配件，但目前的电渗析实验装置无控温系统。

近年来，对电渗析技术的开发主要体现在工业过程开发上，用于海水淡化、氨基酸脱盐、废水的处理与贵重金属的回收，如中国有色金属学报(第20卷，1440-1445页)，英文脱盐杂志(Desalination)(第133卷，第215-223页，第264卷，第268-288页)，中国专利(201280013548.9，201110228180.5)等，对电渗析器的开发主要体现在膜堆结构的改进上，如中国专利(201110107748.8，201280013565.2，201620051411.8)，而对于电渗析的自动控制上的改进，如中国专利(201410299013.3)，但对整个电渗析设备系统的集成和电渗析实验系统的控温系统鲜有报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种全自动恒温电渗析集成装置，它整体外形美观，占用空间小，操作方便，移动灵活，自动化程度较高，设备运行稳定，清洗方便，维护简单，为电渗析实验提供便利。

本实用新型全自动恒温电渗析集成装置，采用可移动框架式一体化设计，包括不锈钢框架、膜组件、泵进口液体排空阀门、循环泵、膜组件进口液体排空阀门、控温系统、万向轮、膜组件进口隔膜阀、压力表、膜组件出口隔膜阀、电源系统、流量计、料液罐；其特征在于：电源系统安装在不锈钢框架的右上方位置，料液罐安装在不锈钢框架的左上方位置，膜组件放置于不锈钢框架的上前方位置，与料液罐、电源系统并排，循环泵固定安装在不锈钢框架下方位置，控温系统安装在电源系统的正下方，管道连接在循环泵和膜组件之间，通过管架固定在不锈钢框架上；在料液罐与循环泵之间，循环泵与流量计之间，流量计与膜组件之间，膜组件与料液罐之间都通过管道连接，在管道上接有膜组件进口隔膜阀，电源系统通过电源线与膜组件和循环泵连接，控温系统通过盘管安装在料液罐内，与料液接触；料液罐-循环泵-膜组件-流量计-料液罐构成电渗析液流通通道。

所述框架是由不锈钢材料通过焊接制成的框架。

所述膜组件为电渗析膜组件或双极膜电渗析膜组件。

所述膜组件内交替安装阴离子交换膜和阳离子交换膜，组装成电渗析膜组件，用于海水淡化和氨基酸脱盐以及废水处理；或者膜组件内交替安装阴离子交换膜和阳离子交换膜以及双极膜，组装成双极膜电渗析膜组件，用于制备酸和碱。

所述循环泵为磁力泵或者离心泵。

所述电源系统包括直流电源和配电柜控制系统。

所述控温系统为制冷机或者换热器。

本实用新型全自动恒温电渗析集成装置，在使用时，先将待处理液体、自来水、电解液分别置于料液罐中，料液罐与电渗析膜堆的淡化室、浓缩室、极室对应，浓缩室所对应的料液罐可根据实验要求放置合适的料液。极室所对应的料液罐的电解液一般放置低浓度硫酸钠或者氯化钠溶液，或根据具体实验需要放置特殊的电解质。完全打开膜组件出口隔膜阀旋钮，打开总电源开关和电源系统上的循环泵开关，调节膜组件进口处的隔膜阀，料液通过管道流入膜组件进口，从膜组件出口经过流量计，再流入到料液罐中。保证每个出口的液体通畅流出，调节隔膜阀旋钮，每个储液罐中的液体均能循环流动。打开电源系统上的直流电源开关，开始实验并记录相关数据，实验中可通过取样器在储液罐中进行取样分析。实验结束后，先关闭电源系统上的直流电源开关，再关闭循环泵开关，取走料液，在每个料液桶中加入清水，冲洗结束后，储液罐中存留部分清水，使膜组件中存留部分清水放置。

本实用新型全自动恒温电渗析集成装置，设有三到四个储液罐及管路系统，可以满足各种电渗析实验的需要，料液在循环泵的作用下通过料液罐经过循环泵进入膜组件，再经过流量计，最后液体回到储液罐，形成循环回路；膜组件与设备采用易拆卸式连接，方便换膜组件和改变膜组件的尺寸构型。由于本设备将电渗析的所有部件集成到一个可移动的不锈钢材框架上，使得设备结构紧凑美观，操作方便，占地面积大大减少；同时还具有便于运输和组装、易于与其它反应和分离技术集成等优点，设备性能、自动化程度和实验工作效率都有了很大提高。

附图说明

图1为本新型全自动恒温电渗析集成装置的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图以实施例对本新型全自动恒温电渗析集成装置作详细说明。

图1给出了本新型全自动恒温电渗析集成装置的结构示意图，1为不锈钢框架，框架下方有滚轮13，方便移动，将含有20对均相离子膜的电渗析膜组件2放置在不锈钢框框架上部前端的水平位置，循环泵6、7、8固定安装在电渗析膜组件的下方，料液罐27、28、 29放置在不锈钢框架的左上方，电源系统23放置在不锈钢框架的右上方，三个储液罐与电源系统位置平齐，控温系统12放置在电源系统的正下方。料液罐27、28、29分别通过 PVC管道与循环泵6、7、8的进水口对应连接，同时，在每个循环泵的进水口安装排空液体阀门3、4、5。循环泵6、7、8出水口通过PVC管道分别与隔膜阀14、15、16连接，然后连接膜组件进口，在隔膜阀的下端安装排空液体阀门9、10、11，膜组件的进口处安装压力表17、18、19。膜组件出水口与隔膜阀20、21、22、以及流量计24、25、26通过PVC 管连接，然后连接到料液罐。整个系统形成回路，电源系统通过电源线与膜组件的正负极相连，通过导线与循环泵连接，控制泵。控温系统通过盘管连接，盘管安装在料液罐内。

将本实施例实验用20对均相离子膜的电渗析装置用于0.5mol/L的NH₄Cl溶液的脱盐实验，极室为0.3mol/L的硫酸钠溶液，淡化室为15％质量浓度的NH₄Cl溶液，浓缩室自来水，电流密度为500A/m²。相关结果如下图所示：

t/min	U/V	I/A	电导率(淡室)	电导率(浓室)
					0	45	20.6	181.6	1.06
10	28.7	26.8	163.7	56.3
					20	23.8	29.5	151.1	92.2
30	20.7	29.5	138.3	122.6
					50	18.7	29.5	114.3	162.5
70	18.2	29.5	90.8	186.2
					90	19.4	29.5	62.9	201.8
110	26.1	29.5	28.8	214.9
					120	45.1	16.3	9.1	223.5
130	45.1	4.3	1.1	235.6

实验结果显示，本实用新型全自动恒温电渗析集成装置脱盐率达99％以上，实现了水溶液淡化、浓缩、分离、提纯作用。由于其结构紧凑，移动灵活，占地面积小、安装方便，过程简单、能效高、清洗方便等优点，从而大大方便了实验操作者。

Claims

1.一种全自动恒温电渗析集成装置，采用可移动框架式一体化设计，包括不锈钢框架(1)、膜组件(2)、泵进口液体排空阀门(3、4、5)、循环泵(6、7、8)、膜组件进口液体排空阀门(9、10、11)、控温系统(12)、万向轮(13)、膜组件进口隔膜阀(14、15、16)、压力表(17、18、19)、膜组件出口隔膜阀(20、21、22)、电源系统(23)、流量计(24、25、26)、料液罐(27、28、29)；特征在于：电源系统(23)安装在不锈钢框架(1)的右上方位置，料液罐(27、28、29)安装在不锈钢框架(1)的左上方位置，膜组件(2)放置于不锈钢框架(1)的上前方位置，与料液罐(27、28、29)、电源系统(23)并排，循环泵(6、7、8)固定安装在不锈钢框架(1)下方位置，控温系统(12)安装在电源系统(23)的正下方，管道连接在循环泵(6、7、8)和膜组件(2)之间，通过管架固定在不锈钢框架(1)上；在料液罐(27、28、29)与循环泵(6、7、8)之间，循环泵(6、7、8)与流量计(24、25、26)之间，流量计(24、25、26)与膜组件(2)之间，膜组件(2)与料液罐(27、28、29)之间都通过管道连接，在管道上接有膜组件进口隔膜阀(14、15、16)，电源系统(23)通过电源线与膜组件(2)和循环泵(6、7、8)连接，控温系统(12)通过盘管安装在料液罐(27、28、29)内，与料液接触；料液罐-循环泵-膜组件-流量计-料液罐构成电渗析液流通通道。

2.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述膜组件(2)为电渗析膜组件或双极膜电渗析膜组件。

3.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述膜组件(2)内交替安装阴离子交换膜和阳离子交换膜，组装成电渗析膜组件，用于海水淡化和氨基酸脱盐以及废水处理；或者膜组件(2)内交替安装阴离子交换膜和阳离子交换膜以及双极膜，组装成双极膜电渗析膜组件，用于制备酸和碱。

4.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述循环泵(6、7、8)为离心泵或者磁力泵。

5.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述料液罐(27、28、29)为PP材料，其容积为15-20L。

6.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述电源系统(23)为直流电源和电控的集成系统，能够控制直流电源和循环泵。

7.如权利要求1所述全自动恒温电渗析集成装置，特征在于所述控温系统(12)为制冷机或者换热器，可调节温度范围为10～30℃。