CN220201569U - 一种多流道模块化电容去离子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多流道模块化电容去离子装置，其设有模块化去离子结构，模块化去离子结构的两端分别设有左端板和右端板，左端板与右端板的内侧均设有集流板，两个集流板的内侧分别设有负电极和正电极，负电极与正电极之间设有多个流道分隔板，相邻的两个流道分隔板之间均设有离子交换膜，模块化去离子结构自右向左依次贯穿设有多条流体通道，流体通道的数量与流道分隔板的数量一致。本实用新型通过多流道设计实现电解液灵活配置，实现高效脱盐，其既可以应用于固定电极又可以应用于流动电极电容去离子技术中，可广泛应用于有毒阴离子去除、工业循环水硬度去除、海水淡化、苦咸水处理、含有机废水处理等技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，特别涉及一种多流道模块化电容去离子装置。
背景技术
淡水资源是社会经济发展的重要保障，随着工业化进程的加速，世界水环境污染问题逐渐突出，有关可持续的高效淡水供应技术已经受到全世界学者的广泛关注。地球上97％的水资源属于海水资源，将海水进行脱盐作为产生淡水的一个战略途径逐渐受到重视。此外，将工业废水中有价资源进行可持续回收利用，以实现“零排放”也成为我国工业企业的现实需求。
电容去离子技术是基于平行板电容器原理的新型脱盐技术，在海水淡化、咸水脱盐、工业废水处理及资源化利用等方面有广阔的应用前景。通过在低的工作电压下，利用电极材料电容实现对水中带电粒子吸附，具有水回收率高、节能、无二次污染、操作简单、运行成本低等优点。电容去离子装置可以采用流动电极，流动电极是通过在电解液中添加氧化还原活性电解质，利用电解质离子的氧化还原反应驱动离子的储存以提高脱盐容量，流动电极电容去离子技术具有电极结构设计灵活，可实现连续脱盐而倍受关注，但实现多种电解质设计必须通过多流道结构的电容去离子装置才能实现。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种多流道模块化电容去离子装置，通过相互独立的多流道设计实现电解液灵活配置，既可应用于固定电极又可以应用于流动电极，实现高效脱盐。
为此，本实用新型提供一种多流道模块化电容去离子装置，其设有模块化去离子结构，模块化去离子结构的两端分别设有左端板和右端板，左端板与右端板的内侧均设有集流板，两个集流板的内侧分别设有负电极和正电极，负电极与正电极之间设有多个流道分隔板，相邻的两个流道分隔板之间均设有离子交换膜，模块化去离子结构自右向左依次贯穿设有多条流体通道，流体通道的数量与流道分隔板的数量一致。
优选的，离子交换膜位于相邻的两条流体通道之间。
优选的，多条流体通道交错设置。
优选的，右端板、集流板、流道分隔板、左端板均开设有对应的螺纹孔，采用螺钉固定连接在一起。
优选的，负电极和正电极可以采用固定电极也可以采用流动电极。
优选的，离子交换膜与流道分隔板之间还设有垫圈。
本实用新型提供一种多流道模块化电容去离子装置，有如下有益效果：
本实用新型结构简单，通过相互独立的多流道设计实现电解液灵活配置，使正负电极氧化还原电解质可以根据含有活性离子电荷性质、活性离子电对的电化学标准电势特征等进行灵活调配，通过多组模块叠加，实现电压的精确控制，保证高的电荷效率、高的吸附速率及高脱盐率。其既可以应用于固定电极又可以应用于流动电极电容去离子技术中，具有连续运行、超低能耗等优势，可广泛应用于有毒阴离子去除、工业循环水硬度去除、海水淡化、苦咸水处理、含有机废水处理等技术领域。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1(去掉流道分隔板)离子交换的结构示意图。
图中标记：1.左端板，2.右端板，3.集流板，4.负电极，5.正电极，6.流道分隔板，7.离子交换膜，71.阳离子交换膜，72.阴离子交换膜，8.流体通道，81.第一流体通道，82.第二流体通道，83.第三流体通道，84.第四流体通道，9.垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。本实用新型中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的方法；所使用的装置，如无特殊规定，均为常规的市售产品。
由图1-图2所示，本实用新型提供一种多流道模块化电容去离子装置，其设有模块化去离子结构，模块化去离子结构的两端分别设有左端板1和右端板2，左端板1和右端板2均为相同的支架式结构，便于稳定放置。左端板1与右端板2的内侧均设有集流板3，两个集流板3的内侧分别设有负电极4和正电极5，负电极4和正电极5可以采用固定电极也可以采用流动电极，根据需要灵活配置。负电极4与正电极5之间设有多个流道分隔板6，相邻的两个流道分隔板6之间均设有离子交换膜7，离子交换膜7根据需要分隔电解液溶液中活性离子电荷性质决定选择阴离子交换膜72或阳离子交换膜71。模块化去离子结构自右向左依次贯穿设有多条流体通道8，流体通道8的数量与流道分隔板6的数量一致。右端板2、集流板3、流道分隔板6、左端板1均开设有对应的螺纹孔，采用螺钉固定连接在一起形成固定结构。
以下以增加四个流道分隔板6形成四通道的模块化去离子结构为例实施脱盐。
实施例1
负电极4和正电极5采用固定电极，固定电极为活性炭电极，模块化去离子结构自右向左依次设有右端板2、集流板3、正电极5、流道分隔板6、阳离子交换膜71、流道分隔板6、阴离子交换膜72、流道分隔板6、阳离子交换膜71、流道分隔板6、负电极4、集流板3和左端板1。右端板2的端面开设有四个流体通道8，分别为第一流体通道81、第二流体通道82、第三流体通道83和第四流体通道84，四个流体通道8自右端板2向左贯穿整个模块化去离子结构最后从左端板1贯穿而出。流道分隔板6的中间开设有引流通道(流体通道8的一部分)，改变流体方向，安装时，引流通道错位设置，使多条流体通道8交错设置，保证流体通道8的独立性，且相邻流体通道8的溶液不发生泄露及互混。离子交换膜7位于相邻的两条流体通道8之间，使待处理液实现离子交换，达到脱盐的目的。脱盐时，以第一流体通道81为例，流体流经路线沿第一流体通道81上箭头所示经右端板2进入模块化去离子结构，经集流板3、正电极5、流道分隔板6后流体换向顺着第一流体通道81在阳离子交换膜71的作用下进行离子交换后依次经流道分隔板6、阴离子交换膜72、流道分隔板6、阳离子交换膜71、流道分隔板6、负电极4、集流板3，最后从左端板1流出。离子交换膜7和流道分隔板6之间还设有垫圈9，保证装置的密封性。
本实施例的工作原理为：
将正负电极通电，利用循环泵使脱盐水流经第一流体通道81和第三流体通道83，浓缩水流经第二流体通道82和第四流体通道84，在正负电极电压和离子交换膜7的作用下，第三流体通道83内脱盐水的带正电荷离子通过阳离子交换膜71进入第四流体通道84向负电极4聚拢，第三流体通道83内脱盐水的带负电荷离子通过阴离子交换膜72进入第二流体通道82内，第一流体通道81内脱盐水的带正电荷离子通过阳离子交换膜71也进入第二流体通道82内，第一流体通道81内脱盐水的带负电荷离子向正电极5聚拢，使第二流体通道82、第四流体通道84内的浓缩水进一步浓缩，第一流体通道81和第三流体通道83内的脱盐水进一步脱盐。使用一段时间后，反接电源使电极再生。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是负电极4和正电极5采用流动电极，模块化去离子结构自右向左依次设有右端板2、集流板3、流道分隔板6、阳离子交换膜71、流道分隔板6、阴离子交换膜72、流道分隔板6、阳离子交换膜71、流道分隔板6、集流板3和左端板1。模块化去离子结构开设的四条流体通道8，其中第一流体通道81和第四流体通道84作为流动电极电解质溶液的流动通道使用，第二流体通道82和第三流体通道83分别作为浓缩通道和脱盐通道使用，在正负电极电压和离子交换膜7的作用下达到脱盐目的。流动电极可以为包含有导电纳米材料的电解质溶液，也可以在其中添加氧化还原电解质。
本实施例的工作原理与实施例1工作原理的不同在于，第一流体通道81和第四流体通道84内流通的电解质溶液作为流动电极使用，脱盐浓缩原理与实施例1相同。
不论是采用实施例1的固定电极结构还是采用实施例2的流动电极结构，均可以根据实际情况在两个集流板3之间增加流道分隔板6和离子交换膜7，提高脱盐效率，相应的在模块化去离子结构上开设独立的流体通道8对应，也可以采用多组模块化去离子结构串联来达到快速脱盐的目的。
本实用新型结构简单，通过多流道设计实现电解液灵活配置，使正负电极4氧化还原电解质可以根据含有活性离子电荷性质、活性离子电对的电化学标准电势特征等进行灵活调配，通过多组模块叠加，实现电压的精确控制，保证高的电荷效率、高的吸附速率及高脱盐率。
本实用新型可最大程度上保证各流体通道8电解液配水的均匀性及可调性。各流体通道8尺寸(直径x厚度),可根据实际处理水量，按照最佳流速、停留时间进行二次设计，以满足最佳脱盐效果。其既可以应用于固定电极又可以应用于流动电极电容去离子技术中，具有连续运行、超低能耗等优势，且可适宜高浓度盐水处理，可广泛应用于有毒阴离子去除、工业循环水硬度去除、海水淡化、苦咸水处理、含有机废水处理等技术领域。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”、“外”、“背”、“中间”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备特定的方位、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。
惟以上所述者，仅为本实用新型的具体实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，故其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本实用新型权利要求书涵盖之范畴。
Claims (6)
1.一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，其设有模块化去离子结构，所述模块化去离子结构的两端分别设有左端板和右端板，所述左端板与所述右端板的内侧均设有集流板，两个所述集流板的内侧分别设有负电极和正电极，所述负电极与所述正电极之间设有多个流道分隔板，相邻的两个流道分隔板之间均设有离子交换膜，所述模块化去离子结构自右向左依次贯穿设有多条流体通道，所述流体通道的数量与所述流道分隔板的数量一致。
2.根据权利要求1所述的一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，所述离子交换膜位于相邻的两条流体通道之间。
3.根据权利要求1所述的一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，多条所述流体通道交错设置。
4.根据权利要求1所述的一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，所述右端板、所述集流板、所述流道分隔板、所述左端板均开设有对应的螺纹孔，采用螺钉固定连接在一起。
5.根据权利要求1所述的一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，所述负电极和所述正电极采用固定电极或流动电极。
6.根据权利要求1所述的一种多流道模块化电容去离子装置，其特征在于，所述离子交换膜与所述流道分隔板之间还设有垫圈。
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