CN210845906U - 一种电渗析隔板及应用该隔板的电渗析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电渗析隔板及应用该隔板的电渗析装置，在所述隔板边缘部位开设有三个间隔设置的通孔以及在所述隔板中央部位开设有三个间隔设置的开口，其中一个所述通孔与其中一个所述开口通过迂回曲折的流道相连通，该流道呈螺旋形开设于隔板上。本实用新型的隔板的流道呈迂回的螺旋形设置，流道对水流的阻力小，不存在紊流区域，并且没有走水盲区，使得水路均匀、水流顺畅，有利于稳定和提高脱盐率；在流道的拐弯处呈弧形圆滑过度，从而不会在此处造成水流降速而形成阻力，导致流道阻塞。

Description

一种电渗析隔板及应用该隔板的电渗析装置

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，具体涉及一种电渗析隔板及应用该隔板的电渗析装置。

背景技术

国内各地区的水质差异很大，尤其是北方民用水质特别硬，洗衣服的水都需要加热后才能使用，家用水类电器结垢更是常事。针对这种现象，家用软水机应运而生，软水机可以控制不同应用场景的水的硬度。

目前家用软水机常用的处理水的方式：一种是通过离子交换，但该方式只除硬度，不能去除重金属和氟离子，无法降低TDS，且产水中钠盐升高不适合高血压人群使用；另外需要定期加入软化盐；并且还需要再生，无法连续产水；另一种是RO反渗透，但该方式产水效率低，膜寿命短，且需配高压泵；再一种是EDI，缺点是体积大，相同的单位膜处理速度没有电渗析快。

电渗析是一种基于离子选择透过性交换膜的新兴膜分离技术，主要包括极板、电极、离子交换膜、隔板以及夹紧装置等。如专利号为ZL201821116829.8(公告号为CN208747706U)的中国实用新型专利公开《一种电渗析器》所述，目前的电渗析器整体结构大体呈方形，占用空间大，不易储放，且方形的离子交换膜利用率也不高；另外，隔板包括中间板和隔网，网状的结构相对来讲水流阻力会比较大，出水量会小、脱盐慢。

隔板作为电渗析设备中必不可少的构件，其作用有：1)隔离和支撑阴、阳离子交换膜；2)与离子交换膜一起构成料液流动通道，使料液按规定方向流动，从而形成浓水隔室、淡水隔室；3)使液流均匀分布，同时能够促使液流搅拌混合，在一定程度上减小浓度扩散层厚度，并强化传质过程。

如专利号为ZL201820100341.X(公告号为CN207980884U)的中国实用新型专利公开的《一种应用在等电点物料提纯的隔板及双极膜电渗析装置》，所述隔板沿着长度方向的两端设有导液孔，所述导液孔的下方或上方间隔地设有布水槽，所述布水槽与导液孔相连通，隔板沿着长度方向的两端的布水槽之间的区域内设有自上而下连续折向交错的横栅，自上而下连续折向交错的横栅在隔板内形成两端连通布水槽的S形流道。

上述专利的隔板的S形流道会造成水流阻力大，且流道的拐弯处易形成盲区，并且水流在此处会降速，易引起流道阻塞，并且体积大、占用储放空间。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种水流阻力小的电渗析隔板。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种水流阻力小的应用上述隔板的电渗析装置。

为解决上述第一个技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种电渗析隔板，其特征在于：在所述隔板边缘部位开设有三个间隔设置的通孔以及在所述隔板中央部位开设有三个间隔设置的开口，其中一个所述通孔与其中一个所述开口通过迂回曲折的流道相连通，该流道呈螺旋形开设于隔板上。

为了减小隔板的体积，所述隔板呈圆形，相对于方形来说，占用空间小，且利用率高。

为了使得流道宽度尽可能大，位于所述隔板中央部位的三个开口沿隔板周向间隔设置，如此三个开口设计的紧凑，使得隔板上有足够的空间开设流道，以保证流道的宽度减小水流阻力，使水流流动顺畅，防止流道阻塞。

为解决上述第二个技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种应用上述隔板的电渗析装置，其特征在于：所述电渗析装置还包括两个极板以及在两个极板之间依次重复排列的多个离子交换膜，相邻两个所述离子交换膜之间、极板和与该极板相邻的离子交换膜之间均设有一个所述隔板，且相邻两个离子交换膜的极性相反，两个所述极板的极性相反。

为使得电渗析装置结构小巧，便于储放，所述极板和离子交换膜均呈圆形。

为了使得水路合理，提高脱盐效率，并且能将包括金属离子和氟离子在内的离子都去除掉，所述隔板分为浓水隔板、淡水隔板和极水隔板，浓水隔板和淡水隔板依次交替的设置在两个相邻的离子交换膜之间，极水隔板设置在极板和与该极板相邻的离子交换膜之间；

两个所述极板上均开设有三个与对应极水隔板上的三个开口或三个通孔一一对应的通口；

各所述离子交换膜的边缘部位开设有三个与相邻隔板上的三个通孔一一对应的过水孔，各所述离子交换膜的中央部位开设有两个与相邻隔板上的其中两个开口一一对应的过水口。如此浓水和淡水均经两路流动，一路轴向移动进行除盐，另一路然隔板流道流动去除钙、锰离子等。

为了使得浓水、淡水和极水三者的流动路径合理，防止三者之间混合影响脱盐效果，所述隔板上的三个开口分别为浓水开口、淡水开口和极水开口，所述隔板上的三个通孔分别为浓水通孔、淡水通孔和极水通孔；

所述浓水隔板上的浓水通孔和浓水开口通过所述流道连通，所述淡水隔板上的淡水通孔和淡水开口通过所述流道连通，各所述离子交换膜的两个所述过水口分别对应与相邻隔板上的浓水开口和淡水开口对应连通；

所述极水隔板上的极水开口和极水通孔通过所述流道连通，所述极板和对应的极水隔板之间设有极膜，所述极膜的边缘部位设有与极水隔板上的极水通孔对应连通的极水孔，所述极膜的中央部位设有分别与极水隔板上的浓水开口和淡水开口对应连通的浓水孔和淡水孔。如此浓水水路、淡水水路和极水水路相互隔离开，互不干扰。

为了提高脱盐效果，其中一个所述离子交换膜上仅设有位于其边缘部位的三个所述过水孔，且该离子交换膜与极膜之间设有至少两个离子交换膜。该离子交换膜作为转换膜，使得水路分成两段，第一段的进水作为第二段的出水，如此能把经过处理的水，再进行一次处理，提高脱盐率。

为了便于与电源连接，使得电渗析装置工作，各所述极板的周缘设有用于连接电源的凸耳。

为防止极板、隔板、离子交换膜之间未配合紧密，两个所述极板的外侧均贴设有压紧板，前述两个压紧板通过连接件相连，各所述压紧板上均设有与对应极板的三个通孔一一对应的三个第一通水孔，使得膜堆、电极等部件贴合装配在一起，不致漏水。

为进一步防止漏水，所述压紧板和极板之间设有橡胶垫，所述橡胶垫上设有与三个第一通水孔一一对应的三个第二通水孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点：1、本实用新型的隔板的流道呈迂回的螺旋形设置，流道对水流的阻力小，不存在紊流区域，并且没有走水盲区，使得水路均匀、水流顺畅，有利于稳定和提高脱盐率；在流道的拐弯处呈弧形圆滑过度，从而不会在此处造成水流降速而形成阻力，导致流道阻塞；2、本实用新型的隔板、极板、离子交换膜均呈圆形，使得电渗析装置整体呈圆盘状，结构小巧，便于储放。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电渗析装置的结构示意图；

图2为图1的其中一个隔板的结构示意图；

图3为图1的局部结构分解示意图；

图4为图1的分解示意图；

图5为图4的部分示意图；

图6为图4的另一部分示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～6所示，本优选实施例的电渗析装置整体呈圆盘状，包括均呈圆形的压紧板1、橡胶垫2、极板3、离子交换膜4和隔板5，极板3有两个，两个极板3之间依次排列有多个离子交换膜4，相邻两个离子交换膜4之间设有一个隔板5，极板3与对应相邻的离子交换膜4之间设有极膜6，极板3和对应的极膜6之间也设有一个隔板5。两个极板3外侧均依次设置橡胶垫2和压紧板1，两个压紧板1之间通过连接件12(如螺栓)紧固相连，从而使整个电渗析装置的各部件装配在一起，防止漏水。

相邻两个离子交换膜4的极性相反，分别为阳离子交换膜41和阴离子交换膜42，即阳离子交换膜和阴离子交换膜依次交替设置；两个极板3的极性相反，分别为阳极板和阴极板，且各极板3的周缘均设有用于连接电源的凸耳32。

如图2所示，各隔板5上均开设有三个间隔设置的通孔和三个间隔设置的开口，三个前述通孔位于隔板5的边缘部位，三个前述开口位于隔板5的中央部位并沿隔板5周向间隔设置。各隔板5上的其中一个通孔与其中一个开口通过迂回曲折的流道5d相连通，该流道5d呈螺旋形开设于隔板5上。另外，可将流道5d的宽度做的较宽，且隔板5的厚度较小，使得水流速度快，对离子交换膜4的利用率高，整体冲刷力和交换能力较强，脱盐能力和产水能力大大提高；并且水流速度快，起到降温作用，避免烧膜。

如图3所示，各隔板5上的三个开口分别为浓水开口5a’、淡水开口5b’和极水开口5c’，各隔板5上的三个通孔分别为浓水通孔5a、淡水通孔5b和极水通孔5c。除了其中一个离子交换膜4上仅在其边缘部位设有与相邻隔板5上的三个通孔一一对应的三个过水孔，该离子交换膜4作为转换膜4’，其余各离子交换膜4的边缘部位均开设有三个与相邻隔板5上的三个通孔一一对应的过水孔、并在其中央部位开设有两个与相邻隔板5上的其中两个开口一一对应的过水口，换言之，转换膜4’仅设置有三个过水孔，其余各离子交换膜4不仅设置有三个过水孔、还设置有三个过水口。另外，转换膜4’与极膜6非相邻设置，最好转换膜4’与极膜6之间设有至少两个离子交换膜4。

离子交换膜4的中央部位的两个过水口分别为浓水过水口4a’和淡水过水口4b’，浓水过水口4a’和相邻隔板5上的浓水开口5a’对应连通，淡水过水口4b’和相邻隔板5上的淡水开口5b’对应连通；各离子交换膜4(包括转换膜4’)的边缘部位的三个过水孔分别为浓水过水孔4a、淡水过水孔4b和极水过水孔4c，浓水过水孔4a和相邻隔板5上的浓水通孔5a对应连通，淡水过水孔4b和相邻隔板5上的淡水通孔5b对应连通，极水过水孔4c和相邻隔板5上的极水通孔5c对应连通。

具体到本实施例中，隔板5分为浓水隔板51、淡水隔板52和极水隔板53，浓水隔板51上的浓水通孔5a和浓水开口5a’通过对应流道5d连通，淡水隔板52上的淡水通孔5b和淡水开口5b’通过对应流道5d连通，极水隔板53上的极水通孔5c和极水开口5c’通过对应流道5d连通。其中，极板3和对应的极膜6之间设置的隔板为极水隔板53，浓水隔板51和淡水隔板52依次交替设置在两个相邻的离子交换膜4之间。

极膜6的边缘部位设有与极水隔板53上的极水通孔5c对应连通的极水孔6c，极膜6的中央部位设有分别与极水隔板53上的浓水开口5a’和淡水开口5b’对应连通的浓水孔6a和淡水孔6b。

两个极板3的中央部位均开设有三个与对应极水隔板53上的三个开口一一对应的通口31，本实施例中，阳极板3上的三个通口31分别供浓水、淡水和极水进入电渗析装置，阴极板3的三个通口31分别供浓水、淡水和极水流出电渗析装置，且各压紧板1上均设有与对应极板3的三个通口31一一对应连通的三个第一通水孔11，各橡胶垫2的中央部位均开设有与三个第一通水孔11一一对应连通的三个第二通水孔21。

如图4～6所示，本实施例的电渗析装置的走水过程如图所示：

极水从右侧(参见图5、6)的压紧板1处进入，至右侧的极水隔板53的极水开口5c’后，经极水隔板53上的流道5d从极水通孔5c流出，然后依次经多个重复单元流出，各重复单元为极膜6上的极水孔6c、离子交换膜4上的极水过水孔4c、浓水隔板51上的极水通孔5c、离子交换膜4上的极水过水孔4c、淡水隔板52上的极水通孔5c，直至经左侧的极膜6、极水隔板53后最终从压紧板1处流出，极水的走水路线如图5、6中线路a所示；

淡水从右侧(参见图5、6)的压紧板1处进入，依次经极板3、极水隔板53、极膜6、离子交换膜4后至第一块淡水隔板52的淡水开口5b’处，然后水流分成两路，第一路经前述淡水隔板52的流道5d至该淡水隔板52的淡水通孔5b处，然后继续沿多个重复单元流动直至转换膜4’处，各重复单元为离子交换膜4的淡水过水孔4b、浓水隔板51的淡水通孔5b、离子交换膜4的淡水过水孔4b；第二路继续沿离子交换膜4的淡水过水口4b’、浓水隔板51的淡水开口5b’、离子交换膜4的淡水过水口4b’流动，直至位于转换膜4’上游并与转换膜4’相邻的浓水隔板51处，从该浓水隔板51的淡水开口5b’经流道5d至该浓水隔板51的淡水通孔5b，然后流至转换膜4’处，至此时第一路和第二路汇合，然后经位于转换膜4’下游并与转换膜4’相邻的淡水隔板52时，又被分为两路继续流动；淡水的走水路线如图5、6中线路c所示；

换言之，淡水的流动过程分为两段，第一端的出水为第二段的进水，如此能把经过处理的水，再进行一次处理，提高脱盐率。水流轴向流动以进行脱盐，水流绕隔板的流道5d流动以脱去钙、猛离子。

浓水的走水原理与淡水相同，浓水的走水路线如图5、6中线路b所示。

由上可知，浓水水路、淡水水路和极水水路相互隔离开，互不干扰，不会造成混合的情况。

Claims (10)

1.一种电渗析隔板，其特征在于：在所述隔板(5)边缘部位开设有三个间隔设置的通孔以及在所述隔板(5)中央部位开设有三个间隔设置的开口，其中一个所述通孔与其中一个所述开口通过迂回曲折的流道(5d)相连通，该流道(5d)呈螺旋形开设于隔板(5)上。

2.根据权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于：所述隔板(5)呈圆形。

3.根据权利要求2所述的电渗析隔板，其特征在于：位于所述隔板(5)中央部位的三个开口沿隔板(5)周向间隔设置。

4.一种应用权利要求1～3中任一权利要求所述的隔板的电渗析装置，其特征在于：所述电渗析装置还包括两个极板(3)以及在两个极板(3)之间依次排列的多个离子交换膜(4)，相邻两个所述离子交换膜(4)之间、极板(3)和与该极板(3)相邻的离子交换膜(4)之间均设有一个所述隔板(5)，且相邻两个离子交换膜(4)的极性相反，两个所述极板(3)的极性相反。

5.根据权利要求4所述的电渗析装置，其特征在于：所述极板(3)和离子交换膜(4)均呈圆形。

6.根据权利要求4所述的电渗析装置，其特征在于：所述隔板(5)分为浓水隔板(51)、淡水隔板(52)和极水隔板(53)，浓水隔板(51)和淡水隔板(52)依次交替的设置在两个相邻的离子交换膜(4)之间，极水隔板(53)设置在极板(3)和与该极板(3)相邻的离子交换膜(4)之间；

两个所述极板(3)上均开设有三个与对应极水隔板(53)上的三个开口或三个通孔一一对应的通口(31)；

各所述离子交换膜(4)的边缘部位开设有三个与相邻隔板(5)上的三个通孔一一对应的过水孔，各所述离子交换膜(4)的中央部位开设有两个与相邻隔板(5)上的其中两个开口一一对应的过水口。

7.根据权利要求6所述的电渗析装置，其特征在于：各所述隔板(5)上的三个通孔分别为浓水通孔(5a)、淡水通孔(5b)和极水通孔(5c)，所述隔板(5)上的三个开口分别为浓水开口(5a’)、淡水开口(5b’)和极水开口(5c’)；

所述浓水隔板(51)上的浓水通孔(5a)和浓水开口(5a’)通过所述流道(5d)连通，所述淡水隔板(52)上的淡水通孔(5b)和淡水开口(5b’)通过所述流道(5d)连通，各所述离子交换膜(4)的两个所述过水口分别对应与相邻隔板上的浓水开口(5a’)和淡水开口(5b’)对应连通；

所述极水隔板(53)上的极水开口(5c’)和极水通孔(5c)通过所述流道(5d)连通，所述极板(3)和对应极水隔板(53)之间设有极膜(6)，所述极膜(6)的边缘部位设有与极水隔板(53)上的极水通孔(5c)对应连通的极水孔(6c)，所述极膜(6)的中央部位设有分别与极水隔板(53)上的浓水开口(5a’)和淡水开口(5b’)对应连通的浓水孔(6a)和淡水孔(6b)。

8.根据权利要求7所述的电渗析装置，其特征在于：其中一个所述离子交换膜作为转换膜(4’)，其上仅设有位于其边缘部位的三个所述过水孔，且该离子交换膜(4)与极膜(6)之间设有至少两个离子交换膜(4)。

9.根据权利要求4所述的电渗析装置，其特征在于：各所述极板(3)的周缘设有用于连接电源的凸耳(32)。

10.根据权利要求4所述的电渗析装置，其特征在于：两个所述极板(3)的外侧均贴设有压紧板(1)，前述两个压紧板(1)通过连接件(12)相连，各所述压紧板(1)上均设有与对应极板(3)的三个通口(31)一一对应的三个第一通水孔(11)。

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