CN2663404Y - 多极板电渗析净水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的多极板电渗析净水器，涉及水的净化设备，特别是利用电渗析现象，分离水中的可溶性污染物的净化器。旨在解决已有技术效率低、净化纯度低、使用寿命短，运行费用高的问题。本多极板电渗析净水器包含绝缘的外壳(1)，其特征在于外壳中有并置的至少一个净化单元，净化单元包含并置的相邻电极板及其间的两张半透膜(6、7)形成的三个有进口(12)和出口(13)的流道式的电解室(8、9、10)，位于并置两端的电极板(2、3)与电源相联接。上述的半透膜可以是中性半透膜，或离子电渗析负离子膜和离子电渗析正离子膜。适用于处理浅层地下水、含盐湖水、含盐地下水和其他各种有机、无机污染水，净化成为饮用水。
Description
技术领域
本实用新型涉及水的净化设备，特别是利用电渗析现象，分离水中的可溶性污染物的净化器。
背景技术
已有的电渗式净水器，电渗式海水淡化器根据离子型半透膜，如阳离子膜只允许正离子通过而阻挡阴离子，阴离子膜只允许负离子通过而不允许正离子通过的特性而设计的。通常结构有绝缘的外壳、外壳中的正负电极板共两块电极板，在正负极电极板之间，间隔排列的多张负离子膜和正离子膜分隔形成多个流道式的电解室。这种离子膜结构的电渗式海水淡化器的结构虽然简单，但是在运行时，负离子和正离子分别在正离子膜和负离子膜上迅速积累，不仅产出的淡水的纯度低，而且造成对离子膜的机械性破坏，必须经常更换离子膜，离子膜的使用寿命极短。因此，自离子膜电渗式海水淡化器在上世纪中期发明以来，在当今世界普遍缺乏淡水的情况下，始终没有能在生产或生活中得到广泛的应用。
此外，目前广泛使用的净化饮用水的压力反渗透装置，其结构是在壳体中安装多层压力反渗透膜，在压力下过滤式的净化饮用纯水，其优点是净化效率高，经处理后的饮用纯水的纯度高。但是，最明显的缺点是水的利用率低，每生产1吨饮用纯水需要3～20吨饮用水。其次是压力反渗透膜易堵塞，每工作一段时间就需要清洗或更换。再者是设备价格高，投资费用高，运行费用高。
实用新型内容
鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种能净化水特别是净化较高污染浓度的污水，能灭菌消毒、消除异味，去除水中带电荷的微粒和盐类，降低水的硬度，结构简单、规模可大可小，使用寿命长，运行费用低廉的多极板电渗析净水器。
本实用新型在离子膜电渗式海水淡化器的基础上，采用多块并置的电极板和半透膜构成多个净化单元，且只有位于并置端部的电极板与电源联接，每一个净化单元由相邻的上述电极板及其间的两张半透膜形成三个电解室来实现其目的。
本实用新型的多极板电渗析净水器(参见附图)，包含绝缘的外壳(1)，其特征在于外壳中有并置的至少一个净化单元，净化单元包含并置的相邻电极板(2、3)及其间的两张半透膜(6、7)形成的三个有进口(12)和出口(13)的流道式的电解室(8、9、10)，位于并置两端的电极板(2、3)与电源相联接。
上述的半透膜(6、7)可以是中性半透膜。
上述的净化单元中的两张半透膜(6、7)可以分别是在离子电渗析负离子膜和离子电渗析正离子膜。离子电渗析负离子膜可以是均阴离子膜或异相阴离子膜。离子电渗析正离子膜可以是均阳离子膜或异相阳离子膜。
上述的半透膜(6、7)可以是滤布，滤布的孔径为200目。
上述的电解室(8、9、10)中可以有呈中空蜂窝状贯通形的支撑架(11)。
上述的电源是直流电源。在使用中性半透膜时，为自动清洗半透膜，可以采用交换直流电源的正负电极，即交换电极板的正负电极来实现。一般交替的时间间隔为8小时。
本实用新型的多极板电渗析净水器，当并置排列在两端的电极板与直流电源的输出电极联接而接通电源，且在外壳中充满导电水溶液后，虽然中间的电极板不与直流电源联接，但电子从负极即一端的电极板依次穿过中间的多块电极板及其间的导电水溶液流向另一端的电极板，由于导电水溶液的导通，因此，形成每块中间电极板的板面的两侧板面分别为正电极和负电极，即在相邻电极板的相对向的板面分别为正电极和负电极，则两电极板的相对向的板面及其之间的电解室便形成一个单元电解器，单元电解器再由两张半透膜分隔为三个电解室，即靠近正电极的正极侧的电解室、靠近负电极的负极侧的电解室、居中的中间的电解室。当然，也可以将全部的电极板，包括位于中间的电极板均与直流电源的输出电极联接而接通电源。
使用本实用新型时，参见图1，将被处理水送入中间的电解室，在流经中间的电解室时，水中污染物的负离子如Cl-、SO4-、PO4-、NO2 -、NO3 -等向正电极泳动，穿越正电极侧的半透膜进入正极侧的电解室，污染物的正离子如Ca++、Mg++、Na+、NH4 +、K+等向负电极泳动，穿越负电极侧的半透膜进入负极侧的电解室。在多极板电渗析净水器的运行过程中，被处理水在流经中间的电解室时不仅没有离子进入却在不断地失去各种正、负离子和其它带电微粒而得到净化，因此从中间的电解室送出的便是净化水。同时由于正极侧的电解室和负极侧的电解室分别在不断地进入负离子和正离子，在正极侧的电解室的离子中除氢离子H+外只含负离子，负极侧的电解室中除氢氧根离子OH-外只含正离子，因此从正极侧的电解室送出的是含负离子的酸性的单相离子水，从负极侧的电解室送出的是含正离子的碱性的单相离子水，若再将酸性的单相离子水和碱性的单相离子水混合，中和酸碱性后便可达标排放。
本实用新型当使用间隔式交替地输出正负极性的直流电源时，由于两端电极板的极性反向，因此各电极板的极性也随之反向，用于清洗本净水器。即使用过程中需要清洗的时候不需要拆卸设备，只须交换正负电极，以使凝结在电极上的水垢从电极上脱落。脱落的水垢可以用水冲出。
本实用新型与电渗式海水淡化器和压力反渗透装置相比较，具有如下的优点和效果。
一、本实用新型的每个净化单元的一对电极板之间有间隔的一对半透膜的结构，使本净化器能在更高的电场强度下运行，从而能大幅度地提高净化效率；而电渗式海水淡化器是在一对电极板之间有间隔的多对正负半透膜，其净化效率低。本实用新型的净化单元的半透膜结构，只隔离水而通过离子，不容易堵塞，不会结垢而损坏，长时间使用不需要更换，使用寿命长，因此，使用本实用新型能净化较高污染浓度的污水，去除水中的带电荷的微粒和离子，净化能力极强。此外，当采用廉价的中性半透膜时，能降低运行成本。再者，本实用新型的原水利用率高，即回收率高，压力反渗透净水器的净水回收率只有5～30％，而本实用新型的回收率为50～80％。
二、当本实用新型采用中性半透膜结构时，由于中性半透膜既允许正离子通过，又允许负离子通过，因而，能采用互换电极板的正负电极性的方法，使凝结在电极上的水垢脱落，清除电极板上凝集的水垢，脱落的水垢可以用水冲洗排出本净水器。因此，不需要拆卸便能清洗本净水器，从而延长无拆卸使用周期，延长使用寿命，进一步降低运行费用。当两张半透膜分别采用离子电渗析正离子膜和离子电渗析负离子膜时，正极侧的电解室和负极侧的电解室中的离子不会向中间的电解室移动，从而，从中间的电解室送出的净化水的纯度更高。
三、本实用新型的结构简单、组构件的规格少，特别是当采用多个净化单元的结构时，相邻净化单元之间共用一块电极板，再由于只将两外侧的电极板与电源相联接，而中间的电极板无需与电源联接，因此，结构更加简单，制造容易、重量轻。以每小时生产1吨净化水的规模为例，压力反渗透净水器的重量为5吨，而本实用新型的重量只有45Kg。
四、耗能低、运行费用低廉，以地下水净化成饮用水为例，每生产1吨饮用净水，压力反渗透式净水器耗电8千瓦小时，本实用新型耗电小于2千瓦小时。
本实用新型适用于处理浅层地下水、含盐湖水、含盐地下水和其他各种有机、无机污染水，净化成为饮用水。
下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。
附图说明
图1 是本实用新型的一种多极板电渗析净水器的结构示意图。显示一个净化单元的结构。
图2 是本实用新型的一种多极板电渗析净水器的结构示意图。显示有三个净化单元。
具体实施方式
实施例1
本实用新型的一种多极板电渗析净水器，呈单元式结构，如图1所示。由外壳、电极板、半透膜、支撑架等构成。
上述的外壳1，采用通常绝缘的塑料制成内腔横截面为圆形的圆筒形，截面采用圆形有利气泡的排出，在气泡能正常排出的前提下，内腔横截面也可以采用其他几何形状如四方形。外壳内有两块电极板，即紧靠相对向的两侧内壁各有一块通常材料的电极板2和电极板3，并分别接装有长圆柱形的接线柱4和接线柱5。电极板2和电极板3均呈形状和大小相同的矩形，且相互平行对称。将接线柱4和接线柱5分别与直流电源(图中未表示)的正极和负极接通，则电极板2成为正电极、电极板3成为负电极。直流电源选用手控或自动控制能互换输出电极的正极性和负极性的直流电源。直流电源供给的电压为60V，电流约1A。上述电极板2和电极板3间有两张相互平行的半透膜6和半透膜7。本实施例的两张半透膜均选用通常的中性半透膜，可以采用耐酸碱滤布、纤维薄膜如玻璃纸。两张半透膜也可以分别是靠近正电极侧的离子电渗析负离子膜、靠近负电极侧的离子电渗析正离子膜，如普通电渗器使用的异相膜或均相膜。两张半透膜将外壳1内两电极板之间的内腔分隔为三个电解室，即正电极板2与半透膜6之间的正极侧的电解室8、半透膜6与半透膜7之间的中间的电解室9、半透膜7与电极板3之间的负极侧的电解室10。在上述三个电解室中分别均装有支撑架11，支撑架11用塑料制成中空蜂窝状贯通形结构，用于分别从两侧支撑上述的半透膜。在电解室8、电解室9、电解室10的下端和上端分别各有进口12和出口13。从而构成单元式结构的本实施例的多极板电渗析净水器。
使用本多极板电渗析净水器，从各中间的电解室9的进口12送入的被处理水采用蒸馏水，从正极侧的电解室8和负极侧的电解室10的进口送入的蒸馏水。在蒸馏水流过电解室9时，水中的正、负离子被形成电场电极吸引，分别穿过半透膜6和半透膜7进入负侧极的电解室8和正侧极的电解室10。因此，从电解室9排出经净化后的超纯水。本实施例中，各电极板的板面积为160毫米×290毫米。当采用4台本实施例的净水器并联时，中间的电解室9水流速度为500升/小时，电解室8和电解室10的水流速度为100升/小时，电源的总电压180伏，各台净水器的电压45伏，电流0.8安。
使用本多极板电渗析净水器净化蒸馏水，处理前的蒸馏水的电导值为25μs/cm，处理后获得的超纯水的电导值为1.5μs/cm。
实施例2
本实用新型的一种多极板电渗析净水器，呈由三个净化单元组合成的三元式结构。如图2所示。本实施例的特点如下：
本实施例由三个净化单元构成，各净化单元的结构与实施例1基本相同。
如图2所示，在外壳1中共有四块电极板，置于外侧的两块电极板2和电极板3分别经接线柱4、5联接直流电源的正极和负极，在电极板2和电极板3之间有两块与电极板2相平行的电极板14和电极板15，电极板14、15不与电源联接。在相邻的电极板之间有两张半透膜6、7和三个半透膜的支撑架11，构成三个净化单元，即电极板2、25和其间的两张半透膜构成第一净化单元，电极板14、15和其间的两张半透膜6、7构成第二净化单元，电极板15、3和其间的两张半透膜6、7构成第三净化单元。从而构成三元式结构的本实施例的多极板电渗析净水器。
当电极板2、3接通电源，各电极板之间充满能导电的水时，则电子从负电极的电极板3依次穿过中间的块电极板15、14及其间的水，流向正电极的电极板2，由于水的导通，每块中间电极板的朝向正电极的侧面为负电极，朝向负电极的侧面为正电极。
本实施例的半透膜采用滤布型的中性半透膜，或普通型的中性电渗膜。从中间的电解室9、正极侧的电解室8和负极侧的电解室10的进口12分别送入的被处理水都采用地下水。地下水在流过电解室9时，水中的正、负离子被形成电场电极吸引，分别穿过平透膜进入电解室8和电解室10。因此，从电解室9的出口13排出经净化后的合格饮用水。本实施例中，电极板的面积为160毫米×290毫米，当采用6净化并联时，电解室9的水流速度为1吨/小时，电解室的水流速度为0.3吨/小时，电源总电压150伏，每个净化单元电压为25伏，电流4.5安。
本实施例的电极板上水垢的清除方法与实施例1相同。
使用本多极板电渗析净水器净化地下水水，处理前的地下水的硬度为560毫克/升，锰、铁、氟含量超过饮用水指标，大肠杆菌550个/毫升，从中间的电解室9获得的合格饮用水的硬度70mg/升，锰、铁、氟含量低于饮用水指标，大肠杆菌0个/毫升。
本实施例特别适用于电力丰富的缺水地区制备饮用水。
Claims (7)
1.一种多极板电渗析净水器，包含绝缘的外壳(1)，其特征在于外壳中有并置的至少一个净化单元，净化单元包含并置的相邻电极板(2、3)及其间的两张半透膜(6、7)形成的三个有进口(12)和出口(13)的流道式的电解室(8、9、10)，位于并置两端的电极板(2、3)与电源相联接。
2.根据权利要求1所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的半透膜(6、7)是中性半透膜。
3.根据权利要求1所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的净化单元中的两张半透膜(6、7)分别是离子电渗析负离子膜和离子电渗析正离子膜。
4.根据权利要求2所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的半透膜(6、7)是滤布，半透膜的孔径为0.1μm至1mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的电解室(8、9、10)中有呈中空蜂窝状贯通形的支撑架(11)。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的电源是直流电源。
7.根据权利要求5所述的多极板电渗析净水器，其特征在于所说的电源是直流电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING SUONENG TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHU XU Effective date: 20050916 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20050916 Address after: 100085, room 26, 513 information road, Beijing, Haidian District Patentee after: Beijing Suoneng Technology Co., Ltd. Address before: 610041 No. 4, unit 3, No. 4, 55 South Renmin Road, Sichuan, Chengdu, 7 Patentee before: Shu Xiu |
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| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |