CN2761599Y

CN2761599Y - 分段填充式电去离子装置

Info

Publication number: CN2761599Y
Application number: CNU2005200007473U
Authority: CN
Inventors: 马军; 刘红斌; 龚承元; 游秀东; 肖镇; 王济虎; 苏建勇; 朱孟府
Original assignee: Institute of Medical Equipment Chinese Academy of Military Medical Sciences
Current assignee: Institute of Medical Equipment Chinese Academy of Military Medical Sciences
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2015-01-12

Abstract

本实用新型涉及一种分段填充式电去离子装置，包括阳离子交换膜、淡室隔板、阴离子交换膜、浓室隔板和电极板，两端用紧固装置紧固，其中淡室隔板主体上有淡水进口、浓水进口、淡水出口、浓水出口以及端流道，四周为边框，中间为离子交换材料填充区域，所述淡室隔板里设置若干横向暗道式布水道，将填充区域分隔成若干亚填充区域。本实用新型的分段填充式电去离子装置由于采用上述结构，在分段填充离子交换树脂时，使各段树脂相互分隔，避免相互混合；可使隔板横向上的水流分布状况更加均匀；防止树脂泄漏；该隔板在设计上还具有良好的密封性，可避免装置内部窜水，从而提高了产水质量，并且更适用于大型、超大型电去离子装置。

Description

分段填充式电去离子装置

技术领域

本实用新型涉及一种对初级纯水(如反渗透产水)进行深度脱盐的电去离子装置，特别是一种采用设置有若干横向暗道式布水道的淡室隔板的分段填充式电去离子装置。

背景技术

电去离子(Electrodeionization，简称EDI)是当今对初级纯水进行深度脱盐的新技术，其技术特征在于将电渗析与离子交换有机结合，在电渗析装置的淡室隔板中，填充按一定比例混合的阴、阳离子交换树脂。当初级纯水通过淡室时，在直流电场作用下，淡室中同时发生离子交换、离子迁移和水解离过程，水中的离子通过离子交换膜进入相邻的浓室得以去除，从而得到高质量的纯水。该技术可以连续运行生产纯水、高纯水，不需酸碱再生，无环境污染。电去离子装置是该技术在水处理中实际应用的体现，它主要由淡室隔板、浓室隔板、电极板、填充材料(包括阴、阳离子交换树脂、离子交换纤维等)、阴离子交换膜、阳离子交换膜等组成，其中淡室隔板是电去离子装置的重要组成部分。

EDI技术的实用化是从1987年开始的，其间经过了十几年的不断发展与完善而日趋成熟。其中，淡室隔板的设计和改进是提高EDI装置性能的关键。从EDI装置的发展看，淡室隔板的设计由薄型隔板向厚型隔板发展，目的是节省离子交换膜的用量、提高填充效率和效果；在树脂填充方式方面，在原有填充混床离子交换树脂的单一填充方式基础上，出现了分段式填充方式。所谓分段填充，即根据需要，在某一段填充区域中只填充某一类型或型号的树脂。分段填充的优势在于：由于每段只填充同型树脂，提高了传质效率，可较大程度地提高电流密度及电流效率，有效克服了由于使用厚型淡室隔板填充混床树脂所造成的EDI装置电阻大、操作电压高的问题；通过选用特定的阴、阳离子交换材料，可显著提高对水中特定无机离子的去除能力。但同时，为了保证工作性能，分段填充的膜堆在运行时，必须使各段不同类型或型号树脂之间相互分离，段与段交界处的树脂不能在水流的冲击下相互混合，因而增加了填充的技术难度。

美国专利USP4747929和中国专利ZL02252816.4、ZL03240411.5、ZL03230478.1及ZL99241918.2等专利均涉及电去离子装置的结构设计。其中，美国专利USP4747929设计了一种具有纵向平行肋条的淡室隔板的电去离子装置；中国专利ZL02252816.4设计了一种浓室隔板嵌入式膜对结构的一级多段型电去离子装置；中国专利ZL99241918.2设计了一种带有暗道式流道隔板的电去离子装置。以上专利涉及的电去离子装置具有良好的工作状态，但对于弱解离物质的去除效果不太理想，而且在一定程度上还存在电流密度不均、水流分布不佳等缺陷。另外，美国专利US6649037涉及了一种采用分段填充方式组装的电去离子装置，有效改善了电流效率和装置内部的电流密度，提高了水中无机离子的传质效果，加强了对弱解离物质的去除能力，但并没有专门解决淡室隔板分段填充树脂时各段不同类型或型号树脂之间相互分离的难题。针对以上问题，本实用新型设计了一种适于分段填充方式的电去离子装置。在分段填充离子交换树脂时，使各段树脂相互分离，避免相互混合，同时防止由于水流冲击使树脂填充密度不均匀导致电流密度不均及膜的塌陷，而且可使装置内部水流分布状况更加均匀，防止树脂泄漏。同时，该隔板在设计上还具有良好的密封性，可避免装置内部窜水，从而提高了产水质量，并且更适用于大型、超大型电去离子装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述传统的电去离子装置所存在的缺陷和不足，提供一种新型结构的分段填充式电去离子装置，使各段树脂相互分离，避免相互混合，同时防止由于水流冲击使树脂填充密度不均匀导致电流密度不均及膜的塌陷，而且可使水流分布状况在隔板横向上更加均匀，防止树脂泄漏。同时，该分段填充式电去离子装置的淡室隔板在设计上还具有良好的密封性，可避免装置内部窜水，从而提高产水质量，并且更适用于大型、超大型电去离子装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种分段填充式电去离子装置，包括阳离子交换膜、淡室隔板、阴离子交换膜、浓室隔板和电极板，两端用紧固装置紧固，其中淡室隔板的淡室隔板主体上有淡水进口、浓水进口、淡水出口、浓水出口以及端流道，四周为边框，中间为离子交换材料填充区域，其中，所述淡室隔板里设置若干横向暗道式布水道，将填充区域分隔成若干亚填充区域。

其中，所述横向暗道式布水道表面间隔排列有布水道凸台和布水道凹槽，其中布水道凹槽比布水道凸台低0.1～0.3mm(略小于离子交换树脂颗粒粒径)，同时，布水道凸台与布水道盖板的下表面贴合，该布水道盖板与布水道凹槽形成间隙为0.1～0.3mm的间断的暗道式流道；所述布水道盖板上表面与淡室隔板整体表面平齐，并且在所述横向暗道式布水道与淡室隔板主体的边框连接处，由支撑凸台和密封槽凸台形成阶梯结构的布水道密封槽，支撑凸台与密封槽凸台表面平齐，所述布水道盖板放置在凸台上。

所述布水道盖板两边有密封条，密封条的宽度与布水道密封槽相等并置于布水道密封槽中；所述端盖板上表面与淡室隔板表面齐平，并且在所述端流道上均匀排列有若干个圆柱形支撑点，支撑点上表面与凸台表面平齐，而且所述端布水道凸台与端布水道凹槽之间相差0.1～0.3mm(略小于离子交换树脂颗粒粒径)，端盖板下表面与端布水道凹槽之间形成一空间，该空间的上下尺寸为0.1～0.3mm；所述淡室隔板主体与端盖板和布水道盖板材质相同，为硬质或具有一定弹性的材料。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，采用本实用新型的分段填充式电去离子装置，能使各段填充不同类型或型号的树脂相互分隔，避免相互混合。同时防止由于水流冲击使树脂填充密度不均匀导致电流密度不均及膜的塌陷，可使隔板横向上的水流分布状况更加均匀，防止树脂泄漏。同时，该分段填充式电去离子装置的淡室隔板在设计上还具有良好的密封性，可避免装置内部窜水，从而提高了产水质量，并且更适用于大型、超大型EDI装置的使用。

以下，通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板整体结构示意图；

图2为图1所示分段填充式电去离子装置的淡室隔板主体结构图；

图3为图1所示分段填充式电去离子装置的淡室隔板的端盖板结构图；

图4为图1所示分段填充式电去离子装置的淡室隔板的布水道盖板结构图；

图5为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板的暗道式布水道局部结构图；

图6为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板的暗道式布水道形成示意图；

图7为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板的端流道形成示意图；

图8为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板的端流道局部结构图；

图9为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的内部结构分解图。

图中：

1、淡室隔板主体； 2、端盖板；3、布水道盖板；

4、淡水进口； 5、浓水进口； 6、淡水出口；

7、浓水出口； 8、端流道； 9、填充区；

9、暗道式布水道； 11、亚填充区域； 12、端盖板密封条；

13、布水道盖板密封条；14、布水道凸台； 15、布水道凹槽；

16、支撑凸台； 17、密封槽凸台； 18、布水道密封槽；

19、端盖板支撑凸台； 20、端盖板密封槽凸台；21、密封槽；

22、端布水道凸台； 23、端布水道凹槽； 24、支撑点；

25、淡室隔板； 26、浓室隔板； 27、阴离子交换膜；

28、阳离子交换膜； 29、膜对； 30、电极板。

具体实施方式

参阅图1～4，图1为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的淡室隔板整体结构示意图；图2为图1所示的分段填充式电去离子装置淡室隔板主体的结构图；图3为图1所示分段填充式电去离子装置的淡室隔板的端盖板结构图；图4为图1所示分段填充式电去离子装置的淡室隔板的布水道盖板结构图。本实用新型的分段填充式电去离子装置中的淡室隔板25由淡室隔板主体1、端盖板2、布水道盖板3组成，整体尺寸为50～500mm×100～1000mm，厚度为2～12mm，由四周10～30mm宽的边框、淡水进口4、浓水进口5、淡水出口6、浓水出口7、端流道8将淡室隔板25围成一个离子交换材料填充区域9。一定数目的横向暗道式布水道10将填充区域9分隔成若干亚填充区域11。膜堆的进水分成淡水、浓水和极水三部分，分别进入电去离子装置相应的各隔板中，或者浓水可以单独循环，自成系统。其中，淡水由淡水进口4进入隔板，经端流道8的分配进入填充区，通过暗道式布水道10及各亚填充区域11，汇集于另一端流道8，然后从淡水出口6流出，从而得到高质量的去离子水。浓水口5和7是浓水穿过淡室隔板25的通道，与端流道8不相通。横向暗道式布水道10的主要作用是：将大面积的填充区分成各个相对独立的小区，可以根据需要，在这些小区中分别填充某一类型或型号的树脂，便于分段填充工艺的进行；横向暗道式布水道10只允许水流过，保证了不同区域中的填充树脂不会相互混合。这样避免了由于水流冲击而使树脂结团，隔板内树脂分布不均匀导致的电流密度不均及膜的塌陷。各横向暗道式布水道10在整个隔板上形成多个支撑位置对离子交换膜提供支持，从而有效地防止了膜的塌陷变形。这一点对于大型、超大型电去离子装置尤其重要。

分段填充式电去离子装置的淡室隔板25的横向暗道式布水道10的具体结构及其形成示意参见图5和图6。布水道10的宽度为5～10mm，表面间隔排列若干个布水道凸台14和布水道凹槽15，其中布水道凸台14对布水道盖板3起支撑作用。布水道凹槽15比布水道凸台14低0.1～0.3mm(略小于离子交换树脂颗粒粒径)，当布水道盖板3置于隔板布水道10上时，其下表面与布水道凸台14贴合，与布水道凹槽15形成间隙为0.1～0.3mm的间断的暗道式流道，这些流道可供水流从一个亚填充区域进入下一个亚填充区域。而由于树脂颗粒的直径大于此间隙，因此树脂无法通过，从而保证各填充区域不同树脂相互分离，不会发生混合现象。同时，这些流道可使水流在经过时重新分布，使水流在隔板的整个横截面方向上均匀分布，避免了“死区”的存在，避免了填充的树脂以及离子交换膜在装置运行时因缺水而被干烧的现象。盖板上表面与隔板整体平齐，对膜起到一定的支撑作用，防止膜的塌陷变形及内漏窜水。为了固定盖板，防止盖板发生移动而导致树脂泄漏，在布水道与隔板边框连接处，由支撑凸台16和密封槽凸台17形成布水道密封槽18，其宽度为2～3mm。支撑凸台16和密封槽凸台17表面平齐，布水道盖板3放置在凸台16和17上，布水道盖板密封条13宽度与布水道密封槽18相等，恰好置于布水道密封槽18中，限制了盖板的移动，且布水道密封槽18的阶梯结构还可避免水流从隔板内部泄漏的现象。可根据需要确定横向暗道式布水道10的数量，填充区域可以均分，也可按任意大小分成若干亚区域。在每个区域中，可填充某一类型或型号的树脂，或者混合填充不同类型和型号树脂，树脂配比可以任意组合。

分段填充式电去离子装置的淡室隔板25的端流道8的形成示意及其局部结构参见图7和图8。在淡室隔板入口4和出口6处，设计了结构相同的暗道式多入口端流道8，上面用端盖板2密封。流道中，端盖板支撑凸台19与端盖板密封槽凸台20之间形成了间断不连续的密封槽21，端盖板2放置在凸台19、20和端布水道凸台22上，端盖板2上的端盖板密封条12恰好置于密封槽21中，密封条12的宽度与密封槽21相等，相当于固定了端盖板，防止发生移动。密封条12同时增加了端盖板2的刚度，减小了端盖板2的受力变形程度，避免了水流泄漏和内窜。图8中，流道上若干个均匀排列的圆柱形支撑点24，对端盖板2起支撑作用的同时，增加水流湍流效果。支撑点上表面与凸台19、20、22表面平齐，端布水道凸台22与端布水道凹槽23相差0.1～0.3mm，该厚度略小于填充树脂颗粒的直径，起到防止树脂的堵塞和流失的作用。端盖板2放置完毕后，其下表面与端布水道凹槽23之间形成0.1～0.3mm的空间，水流可经过这一系列空间进入填充区域，其上表面与隔板表面平齐，为进、出口处离子交换膜提供了良好的支撑，防止膜的塌陷和漏、窜水。

参阅图9，图9为本实用新型实施例中分段填充式电去离子装置的内部结构分解图。其中，按适当的顺序将离子交换树脂填充到各亚填充区域内，并以阳离子交换膜28、淡室隔板25、阴离子交换膜27、浓室隔板26的顺序组成电去离子装置的基本单元——膜对29，将若干个膜对29整齐排列在一起，两端加上电极板30，外侧再用紧固装置紧固，就可组装成分段填充式电去离子装置。

淡室隔板25和端盖板8、布水道盖板3的材质相同，可选用硬质或具有一定弹性的塑料，如聚丙烯或聚丙烯材料中添加醋酸乙烯，使淡室隔板25具有一定的弹性，提高树脂的填充密度。而盖板应有足够的强度，保证流道的畅通，同时为离子交换膜提供良好的支撑。

该淡室隔板25配以性能优良的离子交换膜、离子交换树脂，包括强酸性、强碱性、弱酸性(除硅、硼)、弱碱性(除氨)等树脂，通过选择合理的配比组合及分段填充顺序，所组装的电去离子装置与混床树脂填充的电去离子装置相比，电流密度更加均匀、电阻更小、操作电压更低、效率更高，对弱解离物质，如硅、硼、氨的去除效果更加明显，并且，填充树脂方便，过程简单。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1、一种分段填充式电去离子装置，包括阳离子交换膜(28)、淡室隔板(25)、阴离子交换膜(27)、浓室隔板(26)和电极板(30)，两端用紧固装置紧固，其中淡室隔板(25)的淡室隔板主体(1)上有淡水进口(4)、浓水进口(5)、淡水出口(6)、浓水出口(7)以及端流道(8)，四周为边框，中间为离子交换材料填充区域(9)，其特征在于：所述淡室隔板(25)里设置若干横向暗道式布水道(10)，将填充区域(9)分隔成若干亚填充区域(11)。

2、根据权利要求1所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述横向暗道式布水道(10)表面间隔排列有布水道凸台(14)和布水道凹槽(15)，其中布水道凹槽(15)比布水道凸台(14)低0.1～0.3mm。

3、根据权利要求2所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述布水道凸台(14)与布水道盖板(3)的下表面贴合，该布水道盖板(3)与布水道凹槽(15)形成间隙为0.1～0.3mm的间断的暗道式流道。

4、根据权利要求3所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述布水道盖板(3)上表面与淡室隔板(25)整体表面平齐，并且在所述横向暗道式布水道(10)与淡室隔板主体(1)的边框连接处，由支撑凸台(16)和密封槽凸台(17)形成阶梯结构的布水道密封槽(18)，支撑凸台(16)与密封槽凸台(17)表面平齐，所述布水道盖板(3)平放在凸台(16、17)上。

5、根据权利要求3或4所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述布水道盖板(3)两边有密封条(13)，密封条(13)的宽度与布水道密封槽(18)相等并置于布水道密封槽(18)中。

6、根据权利要求1、2、3或4所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述端流道(8)为设置在淡室隔板入口(4)和出口(6)处的相同结构的暗道式端流道，其上用端盖板(2)密封，其中的端盖板支撑凸台(19)与端盖板密封槽凸台(20)之间形成间断的密封槽(21)，所述端盖板(2)放置在凸台(19、20)和端布水道凸台(22)上，同时，所述端盖板(2)上的端盖板密封条(12)置于密封槽(21)中。

7、根据权利要求6所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述端盖板(2)上表面与淡室隔板(25)表面齐平，并且在所述端流道(8)上均匀排列有若干个圆柱形支撑点(24)，支撑点(24)上表面与凸台(19、20、22)上表面平齐，而且所述端布水道凸台(22)与端布水道凹槽(23)之间相差0.1～0.3mm，端盖板(2)下表面与端布水道凹槽(23)之间形成一空间，该空间的上下尺寸为0.1～0.3mm。

8、根据权利要求1、2、3、4或7所述的分段填充式电去离子装置，其特征在于：所述淡室隔板主体(1)与端盖板(2)和布水道盖板(3)材质相同，为硬质或具有弹性性能的材料。