CN209507686U - 一种提纯用的离子膜电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提纯用的离子膜电解槽，包括至少一上单元槽和下单元槽叠加组合构成，上单元槽和下单元槽的槽内结构相同，包括提纯室，以及位于提纯室两侧的左废水室和右废水室，提纯室与左废水室、右废水室之间分别由阴离子膜和阳离子膜隔开，左废水室内设有至少一个阳极网，右废水室内设有至少一个阴极网，上单元槽和下单元槽的左废水室之间连通有阳极出液管和阳极子母排气管，上单元槽和下单元槽的右废水室之间连通有阴极出液管和阴极子母排气管，各左废水室和右废水室上分别设有阳极进液管、阴极进液管，各提纯室上设有原液进料管和提纯出液管。本实用新型的电解槽结构紧凑，通过叠加组合的单元槽可极大节省占地空间和面积，提纯效率高。

Description

一种提纯用的离子膜电解槽

技术领域

本实用新型涉及离子膜电解槽提纯设备领域，具体涉及一种结构紧凑，占地面积小的提纯用的离子膜电解槽。

背景技术

离子膜电解法又称膜电槽电解法，其利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。现有的提纯用离子膜电解槽通常设置为单体的柜式或筒状，在需要应用于工业大规模生产时，单体的柜式电解槽或筒状电解槽占地面积大，管路布设繁多，尤其是对电解过程中有气体产生的电解槽。因气体的排放采用垂直上升的直管排出更为快速，因此，排气的管路设计沿用进排水的管路设计，即采用多支管合并到总管的方式，支管存在横向布设的管段，不利于气体的排出，而过多的排气管路也影响车间电解槽的上层空间布局，降低了空间利用率。

实用新型内容

本实用新型提供一种结构紧凑，占地面积小的提纯用的离子膜电解槽。

本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种提纯用的离子膜电解槽，包括至少一上单元槽和至少一下单元槽叠加组合构成，所述上单元槽和所述下单元槽的槽内结构相同，包括提纯室，以及位于所述提纯室两侧的左废水室和右废水室，所述提纯室与左废水室、右废水室之间分别由阴离子膜和阳离子膜隔开，所述左废水室内设有至少一个阳极网，所述右废水室内设有至少一个阴极网，所述上单元槽和所述下单元槽的左废水室之间连通有阳极出液管和阳极子母排气管，所述上单元槽和下单元槽的右废水室之间连通有阴极出液管和阴极子母排气管，各所述左废水室上设有阳极进液管，各所述右废水室上设有阴极进液管，各所述提纯室上设有原液进料管和提纯出液管。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述阳极子母排气管包括一设在所述上单元槽中并与所述下单元槽连通的导通管，以及设在所述上单元槽顶部的汇流管，所述汇流管套设在所述导通管上端，所述汇流管的口径大于所述导通管的口径，并在两者的连通过渡处形成一环形的汇流口。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述上单元槽包括槽体以及与所述槽体可拆卸式密封连接的槽盖，所述下单元槽的槽体和槽盖与所述上单元槽的所述槽体和所述槽盖的结构相同。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述导通管的下端穿过所述上单元槽的所述槽体的底部以及所述下单元槽的槽盖，所述导通管的上端嵌设在所述汇流管中，所述汇流管的下端穿设在所述上单元槽的所述槽盖上，并与所述上单元槽的左废水室连通。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述上单元槽的所述槽盖以及所述下单元槽的槽盖上分别设有透明的可视窗口。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述槽盖的盖缘设有向外延伸的上固定边框，所述槽体的上沿设有向外延伸的下固定边框，所述上固定边框的下端面布设有弹性密封件，所述下固定边框的上端面设有与所述弹性密封件嵌入式配合的密封槽，所述上固定边框与所述下固定边框通过紧固连接件连接。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述阴离子膜和所述阳离子膜均通过对应的固定支架可拆卸地密封固定在所述上单元槽和所述下单元槽的槽内。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述固定支架包括一网孔固定板和“U”形的密封架，所述阴离子膜或所述阳离子膜铺设在对应的所述固定支架的网孔固定板上，且两侧沿及下边沿密封固定在所述密封架内。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述密封架包括与所述槽体的内壁一体成型的第一架体和第二架体，所述第一架体和所述第二架体之间设有安装间隙，所述第一架体在位于所述安装间隙的一侧设有第一密封垫，所述第二架体在位于所述安装间隙的一侧设有第二密封垫，所述网孔固定板在背离所述阴离子膜或所述阳离子膜的一侧面的左右两侧沿及下边沿设有第三密封垫，所述第一架体和所述第二架体通过铆钉压紧连接。

优选地，在上述的提纯用的离子膜电解槽中，所述槽体的左废水室和右废水室的内侧壁在位于所述下固定边框的下方设有与所述槽体的内侧壁一体成型的防水挡板，所述防水挡板的上边沿高出于所述下固定边框的上端面。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的电解槽整体结构紧凑，通过叠加组合的上、下单元槽可极大地节省设备的占地空间和占地面积。上、下单元槽的左废水室之间连通的阳极子母排气管，以及上、下单元槽的右废水室之间连通的阴极子母排气管通过各自相应的嵌套连通的导通管和汇流管使得上、下单元槽的左、右废水室中电解产生的气体更易被集中排出，通过垂直上升的直管式布管结构，使得气体排放更快速和彻底，相比现有的多支管合并到总管的布管结构，可有效避免气体在支管的横向管段中滞留。左、右废水室内设置的多组阳极网和阴极网，电场稳定均匀，使得提纯室内相应电性的离子移动速度更快，单位时间内通过相应离子膜的离子数目更多，并在相应侧的废水室内生成相应的中间产物，提纯室内提纯效率高。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的右视图；

图4为本实用新型一实施例所述阴离子膜的立体图；

图5为本实用新型一实施例阳极子母排气管的剖视图；

图6为图4中“Ⅱ”部分的放大示意图；

图7为图1中“Ⅰ”部分的放大示意图；

图8为本实用新型一实施例中所述防水挡板在槽体中的局部结构示意图。图中：100-外壳、200-衬里、1-上单元槽、11-槽盖、111-上固定边框、1111-弹性密封件、12-槽体、121-下固定边框、1211-密封槽、13-提纯室、131-提纯出液管、14-可视窗口、15-原液进料管、16-阳极进液管、17-阴极进液管、18-防水挡板、2-下单元槽、3-阴离子膜、4-阳离子膜、5-阳极网、51-电极网固定架、6-阴极网、7-导通管、71-汇流管、72-汇流口、8-阳极出液管、81-阴极出液管、9-固定支架、91-网孔固定板、911-第三密封垫、92-密封架、921-第一架体、9211-第一密封垫、922-第二架体、9221-第二密封垫。

具体实施方式

为使对本实用新型作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，为本实用新型提出的一种提纯用的离子膜电解槽，该电解槽包括至少一上单元槽1和至少一下单元槽2叠加组合构成，该上单元槽1和该下单元槽2的槽内结构相同，均设有包括提纯室13，以及位于该提纯室13两侧的左废水室和右废水室。提纯室13与左废水室、右废水室之间分别由阴离子膜3和阳离子膜4隔开。左废水室内设有至少一个阳极网5，右废水室内设有至少一个阴极网6。在本实用新型的一优选实施例中，左废水室内设有至少两个个阳极网5，右废水室内设有至少两个阴极网6。上单元槽1和下单元槽2的左废水室之间连通有阳极出液管8和阳极子母排气管，阳极出液管8用于排出左废水室产生的液相中间产物，阳极子母排气管用于排出上单元槽1和下单元槽2的左废水室中产生的气相中间产物。阳极出液管8为一“F”型的管路结构，由水平设置的支管和竖直设置的总管构成，其中一支管连通在上单元槽1的左废水室的下部，另一支管连通在下单元槽2的左废水室的下部，然后均与竖直的总管连通，两支管上分别设有截流阀，总管连接至相应的暂存罐。上单元槽1和下单元槽2的右废水室之间连通有阴极出液管81和阴极子母排气管，阴极出液管81用于排出右废水室产生的液相中间产物，阴极子母排气管用于排出上单元槽1和下单元槽2的右废水室中产生的气相中间产物。阴极出液管81的结构与阳极出液管8的结构相同。上单元槽1和下单元槽2的左废水室上均设有阳极进液管16，通过该阳极进液管16可对应的单元槽的左废水室中加注相应的饱和溶液。上单元槽1和下单元槽2的右废水室上设有阴极进液管17，通过该阴极进液管17可对应的单元槽的右废水室中加注相应的饱和溶液。上单元槽1和下单元槽2的提纯室13上设有原液进料管15和提纯出液管131，通过原液进料管15可向相应的单元槽的提纯室13中加注补充待提纯的原液物料，通过提纯出液管131可将相应的单元槽的提纯室13中已经电离提纯的物质排出。在本实用新型的优选实施例中，提纯出液管131设置于提纯室13的下部，原液进料管15设置于提纯室13的上部。在本实用新型中，作为一种实施方式，上单元槽1的原液进料管15、阳极进液管16、阴极进液管17和提纯出液管131与下单元槽2的相应管路可以分别独立连接外部相应的终端，终端为饱和溶液供应箱、原液供应箱、提纯物存储箱。上单元槽1和下单元槽2的各原液进料管15、阳极进液管16、阴极进液管17和提纯出液管131上分别设有截流阀进行控制。作为优选的一种实施例，上单元槽1的原液进料管15、阳极进液管16、阴极进液管17和提纯出液管131与下单元槽2的相应管路可以以支管形式连接相应的总管，再经总管统一连接外部相应的终端，支管上设置截流阀进行控制，即如阳极出液管8的结构。

进一步地，在本实用新型的一实施例中，如图5所示，阳极子母排气管包括一设在上单元槽1中并与下单元槽2连通的导通管7，以及设在上单元槽1顶部的汇流管71。该汇流管71套设在导通管7上端，汇流管71的口径大于导通管7的口径，并在两者的连通过渡处形成一环形的汇流口72。上单元槽1包括槽体12以及与槽体12可拆卸式密封连接的槽盖11。下单元槽2的槽体和槽盖与上单元槽1的槽体12和槽盖11的结构相同。槽体12和槽盖11均为两层式结构，包括设置在外层的外壳100和设在内层的衬里200。衬里200采用PVC、PP、PE或波纤等耐腐蚀耐高温材料制成，外壳100采用钢板制成，外壳100包覆在衬里200上，整体呈一长方体结构。再如图1所示，导通管7的下端穿过上单元槽1的槽体12的底部以及下单元槽2的槽盖，导通管7的上端嵌设在汇流管71中，汇流管71的下端穿设在上单元槽1的槽盖11上，并与上单元槽1的左废水室连通。为防止泄露，各管路在连通上单元槽1和下单元槽2的槽体12以及槽盖11处设有密封圈(图中未标识)，密封圈采用普通硅胶，耐酸耐腐蚀。

进一步地，在本实用新型的一实施例中，如图2所示，上单元槽1的槽盖11以及下单元槽2的槽盖上分别设有透明的可视窗口14，可视窗口14的长度与槽盖11的长度相适应，即左废水室、提纯室13和右废水室中的液位均可通过该可视窗口14观察到。在观察到各室的液位较低时，开启相应管路上的截流阀即可进行补充。在本实用新型的优选实施例中，该可视窗口14采用PVC透明塑料板制成，槽盖11在对应该可视窗口14的位置设有相应的条状安装口，PVC透明塑料板的边缘与槽盖11的条状安装口的结合处的衬里200采用密封焊接固定。

进一步地，在本实用新型的一实施例中，如图1、图2和图3所示，槽盖11的盖缘设有向外延伸的上固定边框111，槽体12的上沿设有向外延伸的下固定边框121，上固定边框111与下固定边框121通过紧固连接件连接。再如图7所示，上固定边框111的下端面布设有弹性密封件1111，下固定边框121的上端面设有与该弹性密封件1111嵌入式配合的密封槽1211。密封槽1211横截面为半圆形，弹性密封件1111的横截面与该密封槽1211横截面过盈配合。在本实用新型的优选实施例中，该弹性密封件1111为普通硅胶，在耐酸耐腐蚀的同时，保证了一定的弹性，在上固定边框111与下固定边框121紧固连接后，该弹性密封件1111卡入密封槽1211中，两者紧紧结合在一起，避免液体和气体从结合处泄漏。连接上固定边框111与下固定边框121的紧固连接件可以是螺栓，也可以是其他卡扣件。

再进一步地，在本实用新型的一实施例中，如图1和图4所示，阴离子膜3和阳离子膜4均通过对应的固定支架9可拆卸地密封固定在上单元槽1和下单元槽2的槽内。具体如图4所示，固定支架9包括一网孔固定板91和“U”形的密封架92，阴离子膜3或阳离子膜4铺设在对应的固定支架9的网孔固定板91上，且两侧沿及下边沿密封固定在密封架92内。网孔固定板91为PVC、PP或PE材料制成的网孔板，密封架92为PE材料制成的密封架。阴离子膜3或阳离子膜4铺设固定在网孔固定板91表面进行固定。进一步地，如图6所示，密封架92包括与槽体12的内壁一体成型的第一架体921和第二架体922，第一架体921和第二架体922之间设有安装间隙，铺设有阴离子膜3或阳离子膜4的网孔固定板91安装固定在该安装间隙中。为更好地密封，第一架体921在位于安装间隙的一侧设有第一密封垫9211，第二架体922在位于安装间隙的一侧设有第二密封垫9221，网孔固定板91在背离阴离子膜3或阳离子膜4的一侧面的左右两侧沿及下边沿设有第三密封垫911，第一架体921和第二架体922通过铆钉压紧连接，将铺设有阴离子膜3或阳离子膜4的网孔固定板91密封固定在密封架92上。具体的，在本实用新型的优选实施例中，第一密封垫9211、第二密封垫9221和第三密封垫911均为耐酸耐腐蚀的普通硅胶。

具体的，在本实用新型的一些实施例中，如图7和图8所示，槽体12的左废水室和右废水室的内侧壁在位于下固定边框121的下方设有与槽体12的内侧壁一体成型的防水挡板18，防水挡板18的材料与槽体12的衬里200的材料相同。该防水挡板18的上边沿高出于下固定边框121的上端面，在左废水室和右废水室中的液位高于槽体12的下固定边框121所在的平面时，防水挡板18可起到隔绝相应腔室中液体的作用，防止各腔室中的液体在槽体12和槽盖11之间的密封连接处泄漏，起到了进一步地密封防泄漏作用。再如图8所示，阳极网5和阴极网6均通过一“U”形的电极网固定架51安装在槽体12内，阳极网5连接电源的正极，阴极网6连接电源的负极，从阳极网5和阴极网6接出至电源的线缆。电极网固定架51、原液进料管15、阳极进液管16、阴极进液管17、提纯出液管131以及相应管路上的截流阀也均采用PE材料制成，可避免酸碱腐蚀。

综上所述，本实用新型的电解槽整体结构结构紧凑，通过叠加组合的上、下单元槽可极大地节省设备的占地空间和占地面积。上、下单元槽的左废水室之间连通的阳极子母排气管，以及上、下单元槽的右废水室之间连通的阴极子母排气管通过各自相应的嵌套连通的导通管和汇流管使得上、下单元槽的左、右废水室中电解产生的气体更易被集中排出，通过垂直上升的直管式布管结构，使得气体排放更快速和彻底，相比现有的多支管合并到总管的布管结构，可有效避免气体在支管的横向管段中滞留。左、右废水室内设置的多组阳极网和阴极网，电场稳定均匀，使得提纯室内相应电性的离子移动速度更快，单位时间内通过相应离子膜的离子数目更多，并在相应侧的废水室内生成相应的中间产物，提纯室内提纯效率高。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，包括至少一上单元槽(1)和至少一下单元槽(2)叠加组合构成，所述上单元槽(1)和所述下单元槽(2)的槽内结构相同，包括提纯室(13)，以及位于所述提纯室(13)两侧的左废水室和右废水室，所述提纯室(13)与左废水室、右废水室之间分别由阴离子膜(3)和阳离子膜(4)隔开，所述左废水室内设有至少一个阳极网(5)，所述右废水室内设有至少一个阴极网(6)，所述上单元槽(1)和所述下单元槽(2)的左废水室之间连通有阳极出液管(8)和阳极子母排气管，所述上单元槽(1)和下单元槽(2)的右废水室之间连通有阴极出液管(81)和阴极子母排气管，各所述左废水室上设有阳极进液管(16)，各所述右废水室上设有阴极进液管(17)，各所述提纯室(13)上设有原液进料管(15)和提纯出液管(131)。

2.根据权利要求1所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述阳极子母排气管包括一设在所述上单元槽(1)中并与所述下单元槽(2)连通的导通管(7)，以及设在所述上单元槽(1)顶部的汇流管(71)，所述汇流管(71)套设在所述导通管(7)上端，所述汇流管(71)的口径大于所述导通管(7)的口径，并在两者的连通过渡处形成一环形的汇流口(72)。

3.根据权利要求2所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述上单元槽(1)包括槽体(12)以及与所述槽体(12)可拆卸式密封连接的槽盖(11)，所述下单元槽(2)的槽体和槽盖与所述上单元槽(1)的所述槽体(12)和所述槽盖(11)的结构相同。

4.根据权利要求3所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述导通管(7)的下端穿过所述上单元槽(1)的所述槽体(12)的底部以及所述下单元槽(2)的槽盖，所述导通管(7)的上端嵌设在所述汇流管(71)中，所述汇流管(71)的下端穿设在所述上单元槽(1)的所述槽盖(11)上，并与所述上单元槽(1)的左废水室连通。

5.根据权利要求3所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述上单元槽(1)的所述槽盖(11)以及所述下单元槽(2)的槽盖上分别设有透明的可视窗口(14)。

6.根据权利要求3所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述槽盖(11)的盖缘设有向外延伸的上固定边框(111)，所述槽体(12)的上沿设有向外延伸的下固定边框(121)，所述上固定边框(111)的下端面布设有弹性密封件(1111)，所述下固定边框(121)的上端面设有与所述弹性密封件(1111)嵌入式配合的密封槽(1211)，所述上固定边框(111)与所述下固定边框(121)通过紧固连接件连接。

7.根据权利要求3所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述阴离子膜(3)和所述阳离子膜(4)均通过对应的固定支架(9)可拆卸地密封固定在所述上单元槽(1)和所述下单元槽(2)的槽内。

8.根据权利要求7所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述固定支架(9)包括一网孔固定板(91)和“U”形的密封架(92)，所述阴离子膜(3)或所述阳离子膜(4)铺设在对应的所述固定支架(9)的网孔固定板(91)上，且两侧沿及下边沿密封固定在所述密封架(92)内。

9.根据权利要求8所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述密封架(92)包括与所述槽体(12)的内壁一体成型的第一架体(921)和第二架体(922)，所述第一架体(921)和所述第二架体(922)之间设有安装间隙，所述第一架体(921)在位于所述安装间隙的一侧设有第一密封垫(9211)，所述第二架体(922)在位于所述安装间隙的一侧设有第二密封垫(9221)，所述网孔固定板(91)在背离所述阴离子膜(3)或所述阳离子膜(4)的一侧面的左右两侧沿及下边沿设有第三密封垫(911)，所述第一架体(921)和所述第二架体(922)通过铆钉压紧连接。

10.根据权利要求6所述的提纯用的离子膜电解槽，其特征在于，所述槽体(12)的左废水室和右废水室的内侧壁在位于所述下固定边框(121)的下方设有与所述槽体(12)的内侧壁一体成型的防水挡板(18)，所述防水挡板(18)的上边沿高出于所述下固定边框(121)的上端面。