CN212174543U - 一种电渗析隔板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电渗析隔板，包括板框，板框内形成隔室。其中，板框两端设有导流孔，导流孔包括与隔室连通的开放导流孔和不与隔室连通的闭合导流孔。开放导流孔与隔室之间通过布水流道连通。布水流道与开放导流孔连接处的宽度小于布水流道与隔室连接处的宽度。本实用新型涉及的电渗析隔板，能够使得电渗析运行过程中有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗，并且有效避免料液中的颗粒堵住网孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，具体涉及一种电渗析隔板。
背景技术
随着环保要求的不断提升，水资源不足以及环境容量有限等矛盾日益凸显。在石油化工、煤化工、电力、钢铁以及海水淡化等生产过程中，会产生大量的含盐废水。为了降低外排水量，提高水的使用效率，目前含盐废水一般使用以反渗透和/或电渗析(含倒极电渗析)为主的膜法脱盐处理后回用，在一定程度上提高了水的使用效率，但仍有相当大量的浓水需要排放或后续处理。在一些没有纳污水体的地区，甚至要求做到零液体排放。
电渗析技术由于其浓缩极限高的优势，目前已较为广泛地应用于零液体排放的浓盐水减量浓缩工艺段。电渗析技术基于离子交换膜对阴、阳离子的选择透过原理，在直流电场作用下，盐溶液中的离子发生定向移动，通过交替排列阴、阳离子交换膜，利用离子交换膜对离子的选择透过性，实现在膜一侧的离子去除、在膜另一侧的离子浓缩。电渗析技术的核心装置是电渗析膜堆，其主要包括电极板、离子交换膜、电渗析隔板以及膜堆夹紧装置等，而电渗析隔板发挥着至关重要的作用，其作用是在阴膜和阳膜之间产生一定的空间，实际应用中会采用上百张电渗析隔板与离子交换膜堆叠，从而形成一个个独立的隔室(浓、淡隔室)，为电渗析装置的正常运行提供水流以及电流的传导。
因此，一般的电渗析隔板需要具备以下几点特性：1)电渗析隔板选材方便多样且制作工艺简便，能缩减设备成本且适用多种工作环境；2)电渗析隔板与离子交换膜之间气密性能好，防止电渗析组器内料液渗漏(外漏)，防止电渗析组器内料液在浓淡隔室间渗漏(内漏)；3)电渗析隔板对电渗析组器中的料液要起到湍流效果，促进料液混合，提高电渗析效率；4)隔板对电渗析组器中流动的料液具有良好的分布作用，使料液流体在组器中分布均匀，不产生死角，防止膜堆局部高温，损坏离子交换膜和隔板。
目前，现有技术中的电渗析板，存在流动死区范围大，传质不均匀的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗的电渗析隔板。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种电渗析隔板，包括板框，板框内形成隔室。其中，板框两端设有导流孔，导流孔包括与隔室连通的开放导流孔和不与隔室连通的闭合导流孔。开放导流孔与隔室之间通过布水流道连通。布水流道与开放导流孔连接处的宽度小于布水流道与隔室连接处的宽度。隔室内设有隔网，隔网包括至少两种形状的网孔，且不同形状的网孔间隔排列。
根据本实用新型的电渗析隔板，通过对布水流道的结构创新，由于布水流道与开放导流孔连接处的宽度小于布水流道与隔室连接处的宽度，因此，能够使得料液从其中一端的开放导流孔经过布水流道流向隔室的过程中流速增大，产生非常明显的湍流效果，从而使得电渗析运行过程中有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗。不同形状的网孔间隔排列的隔网结构，能够进一步有效改变料液流动过程中的流速和方向，极大程度上增加湍流效果，从而更加有效地减小电渗析运行过程中的流动死区面积，使料液混合均匀，同时也减小了电阻，增大电流，并且有效避免料液中的颗粒堵住网孔。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本实用新型的电渗析隔板，在一个优选的实施方式中，网孔的宽度和长度均不小于3mm。
这种结构的网孔，相比现有技术中的隔网，能够极大程度上增加湍流效果减小流动死区面积和避免料液中的颗粒堵住网孔。
具体地，在一个优选的实施方式中，网孔包括长方形、正方形、平行四边形、梯形、棱形和树杈形。
上述不同形状的网孔经过不同组合形式，能够有效增加料液流动过程中的湍流效果。
进一步地，在一个优选的实施方式中，每个开放导流孔通过至少两条布水流道与隔室连通。
布水流道道数多的设计，可以有效地防止膜由于溶胀使膜塌陷进布水流道而形成背面通道进而造成内漏窜漏问题。
具体地，在一个优选的实施方式中，布水流道为直线形、抛物线形和喇叭口形结构。
上述不同结构形式的布水流道与隔室组合，能够使得料液经过隔板时的阻力大幅降低，从而有效增加流速产生湍流效果。
具体地，在一个优选的实施方式中，布水流道为从开放导流孔延伸至隔室内的完全切开的缝。
进一步地，在一个优选的实施方式中，板框两侧设有与板框形成配合的密封框。
通过板框两侧密封框可以使得在膜堆受力压紧的情况下，边框与离子交换膜紧紧贴紧，外漏密封性能好。
具体地，在一个优选的实施方式中，密封框的外形尺寸与板框一致，并且密封框上与板框上的导流孔对应的位置设有流通孔。
这种结构形式的密封框，能够有效保证实现电渗析隔板的功能的前提下，能够尽可能提高密封性能和简化结构。
进一步地，在一个优选的实施方式中，隔室内设有至少两层隔网。
通过多层隔网，能够进一步提高湍流效果，有效减小流动死区面积。
具体地，在一个优选的实施方式中，导流孔为圆形、椭圆形和矩形。
上述结构的导流孔，不仅结构简单，加工方便，且能够保证较好的导流效果。
相比现有技术，本实用新型的优点在于：能够使得料液从其中一端的开放式导流孔经过布水流道流向隔室的过程中流速增大，产生非常明显的湍流效果，从而使得电渗析运行过程中有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗。并且通过对网格结构的创新有效改变料液流动过程中的流速和方向，极大程度上增加湍流效果，从而更加有效地减小电渗析运行过程中的流动死区面积，使料液混合均匀，同时也减小了电阻，增大电流，并且有效避免料液中的颗粒堵住网孔。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本实用新型实施例的板框的不同结构；
图2示意性显示了本实用新型实施例的隔网的不同结构；
图3示意性显示了本实用新型实施例的密封框与板框组合的不同结构；
图4示意性显示了本实用新型实施例1的电渗析隔板的结构；
图5示意性显示了本实用新型实施例2的电渗析隔板的结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
图1示意性显示了本实用新型实施例的板框1的不同结构。图2示意性显示了本实用新型实施例的隔网2的不同结构。图3示意性显示了本实用新型实施例的密封框3与板框1组合的不同结构。图4示意性显示了本实用新型实施例1的电渗析隔板10的结构。图5示意性显示了本实用新型实施例2的电渗析隔板10’的结构。
实施例1
如图1和图4所示，本实用新型实施例的电渗析隔板10，包括板框1，板框1内形成隔室11。其中，板框1两端设有导流孔12，导流孔12包括与隔室11连通的开放导流孔A、B、A’、B’和不与隔室连通的闭合导流孔C、D、C’、D’。相对布置在板框1两端的开放导流孔A、B和A’、B’与隔室11之间通过布水流道13连通。布水流道13与开放导流孔A、B、A’、B’连接处的宽度小于布水流道13与隔室11连接处的宽度。
具体地，在本实施例中，板框1采用图1中b所示的结构。优选地，板框主体的材质优选为聚丙烯树脂(PP)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)等常用的耐酸碱聚合物材料，以及他们的混合物，厚度为0.4mm-2.0mm，加工方式采用激光切割与数码印刷法，使所述边框的加工尺寸更精密、准确、平整。在本实施例中，具体采用0.5mm厚的透明PVC片材制作，其长度为280mm，宽度为160mm。板框1上下两端布置导流孔12的侧边14的长度为53mm。开放导流孔A、B、A’、B’的尺寸为15mm×6mm，闭合导流孔C、D、C’、D’的尺寸为14.5mm×14.5mm，相邻导流孔中心之间的间距为35mm。
根据本实用新型实施例的电渗析隔板，通过对布水流道的结构创新，由于布水流道与开放导流孔连接处的宽度小于布水流道与隔室连接处的宽度，因此，能够使得料液从其中一端的开放导流孔经过布水流道流向隔室的过程中流速增大，产生非常明显的湍流效果，从而使得电渗析运行过程中有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗。
本实用新型实施例的电渗析隔板10，优选地，如图2和图4所示，还包括布置在隔室11内的隔网2。其中，隔网2包括至少两种形状的网孔21，且不同形状的网孔21间隔排列。这种结构形式的隔网，能够进一步有效改变料液流动过程中的流速和方向，极大程度上增加湍流效果，从而更加有效地减小电渗析运行过程中的流动死区面积，使料液混合均匀，同时也减小了电阻，增大电流，并且有效避免料液中的颗粒堵住网孔。
进一步地，在本实施例中，网孔的宽度和长度均大于3mm。这种结构的网孔，相比现有技术中的隔网，能够极大程度上增加湍流效果减小流动死区面积和避免料液中的颗粒堵住网孔。具体地，如图2所示，在本实施例中，网孔可以包括长方形、正方形、平行四边形、梯形、棱形和树杈形等形状。上述不同形状的网孔经过不同组合形式，能够有效增加料液流动过程中的湍流效果。
具体地，如图4所示，在本实施例中，隔网2采用图2中c所示的网孔结构。隔网材质为pp弹性网或光敏树脂，丝径0.5mm，网眼厚度0.5mm。优选地，隔网2可以用热焊焊接在板框1的里框边沿上，焊接温度为105-115℃，也可以直接平铺在板框1内。隔网的丝径优选为0.5mm-2mm，横向丝径与竖向丝径可以相同也可以不同。隔网2的层数根据板框1的厚度进行叠加，总厚度不大于板框1的厚度。通过多层隔网，能够进一步提高湍流效果，有效减小流动死区面积。
如图1中的a、b、c和图4所示，进一步地，在本实施例中，每个开放导流孔A、B、A’、B’通过4条喇叭口状布水流道13与隔室11连通，喇叭口状布水流道13与开放导流孔A、B、A’、B’连接处的宽度为2mm，与隔室11连接处的宽度为14mm。布水流道道数多的设计，可以有效地防止膜由于溶胀使膜塌陷进布水流道而形成背面通道进而造成内漏窜漏问题。具体地，在本实施例中，布水流道13还可以为抛物线形和曲线形结构。上述不同结构形式的布水流道与隔室组合，能够使得料液经过隔板时的阻力大幅降低，从而有效增加流速产生湍流效果。具体地，在本实施例中，布水流道13为从开放导流孔A、B、A’、B’延伸至隔室11内的完全切开的缝。优选地，每条细缝的宽度为0.1-2mm，细缝之安静的距离为1-5mm，细缝延伸至开放导流孔，每个开放导流孔对应设置1～16条布水流道，从而可以提高通水量，减小阻力。
进一步地，在本实施例中，如图1和图3、图4所示，板框1两侧设有与板框1形成配合的密封框3。通过板框两侧密封框可以使得在膜堆受力压紧的情况下，边框与离子交换膜紧紧贴紧，外漏密封性能好。具体地，在本实施例中，密封框3的外形尺寸与板框1一致，并且密封框3上与板框1上的导流孔12对应的位置设有流通孔31。这种结构形式的密封框，能够有效保证实现电渗析隔板的功能的前提下，能够尽可能提高密封性能和简化结构。具体地，在本实施例中，导流孔31为矩形。在一些未示出的实施例中，导流孔31可以为椭圆形结构，但不限于这两种结构。上述结构的导流孔，不仅结构简单，加工方便，且能够保证较好的导流效果。具体地，在本实施例中，采用图3中a所示的密封框结构。
优选地，在本实施例中，密封框3为中空框架光面平板，密封框3的材质为对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物(PET)，厚度为0.1-0.3mm。
利用本实施例的电渗析隔板10的电渗析运行过程中，料液流动方式可由开放导流孔A、B流入隔板10，经过隔网2后从开放导流孔A’、B’流出隔板，或由开放导流孔A’、B’流入隔板10，经过隔网2后从开放导流孔A、B流出隔板。把本实施例的隔板10，按照普通电渗析膜组器的组装方法，安装20对隔板10与均相阴离子交换膜和均相阳离子交换膜进行测试。发现当流量为500L/h时，膜堆总压力为0.5KPa，大大低于普通的2.5KPa或更高。测试内漏，没发现内漏。
实施例2
本实施例的电渗析隔板10’由图1中的d所示的板框1和图2中b所示的隔网2以及两片图3中b所示的密封框叠加而成。隔板10整体形式如图5所示。其中，板框1的框体采用1.2mm厚的70％PP与30％EVA的混合物片材加工而成，其长度为280mm，宽度为160mm。隔网2的材质为光敏树脂，通过3D打印加工而成，竖向丝丝径1.2mm，斜丝丝径1mm，角度为45度。密封框3采用0.1mm厚的PET片材制作，其长度为280mm，宽度为160mm。
板框1上下两端分别有53mm长的侧边14，每一侧边14均开设7个直径10mm的闭合导流孔E、E’，8个直径10mm的开放导流孔F、F’，两个侧边14上的导流孔12相对布置。相邻导流孔中心之间间距为15.7mm。布水流道13与开放导流孔F、F’相连，每一开放导流孔F、F’对应1条直线形布水流道13，布水流道宽度为2mm。
利用本实施例的电渗析隔板10’的电渗析运行过程中，料液流动方式可由开放导流孔F’流入该层隔板10’，经过隔网2后从开放导流孔F流出该层隔板10’；或由开放导流孔F流入该层隔板10’，经过隔网2后从开放导流孔F’流出该层隔板10’。把本实施例的隔板10’，按照普通电渗析膜组器的组装方法，安装10对隔板10’与均相阴离子交换膜和均相阳离子交换膜进行测试。发现当流量为400L/h时，膜堆总压力为0.3KPa，大大低于普通的2KPa或更高。测试内漏，没发现内漏。
根据上述实施例，可见，本实用新型涉及的电渗析隔板，能够使得料液从其
中一端的开放式导流孔经过布水流道流向隔室的过程中流速增大，产生非常明显的湍流效果，从而使得电渗析运行过程中有效减小流动死区面积，传质更加均匀，同时减缓膜面浓差极化现象的产生，更有利于提高电流效率，降低运行能耗，并且有效避免料液中的颗粒堵住网孔。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种电渗析隔板，其特征在于，包括板框，所述板框内形成隔室；其中，
所述板框两端设有导流孔，所述导流孔包括与所述隔室连通的开放导流孔和不与隔室连通的闭合导流孔；
所述开放导流孔与所述隔室之间通过布水流道连通；
所述布水流道与所述开放导流孔连接处的宽度小于所述布水流道与所述隔室连接处的宽度；
所述隔室内设有隔网，所述隔网包括至少两种形状的网孔，且不同形状的网孔间隔排列。
2.根据权利要求1所述的电渗析隔板，其特征在于，所述网孔的宽度和长度均不小于3mm。
3.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述网孔包括长方形、正方形、平行四边形、梯形、棱形和树杈形。
4.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，每个开放导流孔通过至少两条布水流道与所述隔室连通。
5.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述布水流道为直线形、抛物线形和喇叭口形结构。
6.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述布水流道为从所述开放导流孔延伸至所述隔室内的完全切开的缝。
7.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述板框两侧设有与所述板框形成配合的密封框。
8.根据权利要求7所述的电渗析隔板，其特征在于，所述密封框的外形尺寸与所述板框一致，并且所述密封框上与所述板框上的导流孔对应的位置设有流通孔。
9.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述隔室内设有至少两层隔网。
10.根据权利要求1或2所述的电渗析隔板，其特征在于，所述导流孔为圆形、椭圆形和矩形。
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| CN202020418953.0U CN212174543U (zh) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | 一种电渗析隔板 |
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| CN212174543U true CN212174543U (zh) | 2020-12-18 |
Family
ID=73770787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202020418953.0U Active CN212174543U (zh) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | 一种电渗析隔板 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-03-27 CN CN202020418953.0U patent/CN212174543U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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