四電極電容脫鹽裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設置的平板結構的陰極（1）和陽極（2），在陰極（1）和陽極（2）之間的腔體內設置有傾斜設置的兩塊多孔電極板（3），兩塊多孔電極板（3）之間的區域構成低鹽出水區（6）且多孔電極板（3）與其相鄰的陰極（1）或陽極（2）之間的區域分別構成高鹽出水區（7）；兩塊多孔電極板（3）的設置能夠阻隔湍流對經陰極（1）和陽極（2）之間施加的電場影響而產生的陰陽離子分離現象的破壞，且使得因為湍流導致的錯位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板（3）而進入低鹽出水區（6）流出。本發明使得高鹽水在平板電容器內發生陰陽離子分離且分離效果不受湍流擾動，效率高、易用性強且易維護。
【專利說明】
四電極電容脫鹽裝置
技術領域
[0001]本發明涉及脫鹽技術領域，具體地說是一種對高鹽廢水的處理效率高且因為無膜而易維護的四電極電容脫鹽裝置。【背景技術】
[0002]目前，電滲析方法是高鹽水脫鹽的主要方法之一，通常是使用多對陰陽離子交換膜交替并列放置，形成多個艙室，同時在兩端施加電壓，讓高鹽濃度廢水垂直于電場方向同時在多個艙室里流過，因為電場作用，陰陽離子分別向相反方向移動，陽離子穿過陽離子交換膜進入鄰近艙室后被艙室另一側的陰離子交換膜阻擋，而陰離子反方向穿過陰離子交換膜進入另一側鄰近艙室后被在下一層陽離子交換膜阻擋，從而產生相鄰艙室分別為更高鹽度廢水和低鹽度處理水的處理效果。目前該技術已經比較完善并產業化。然而由于高分子膜的天然屬性，其在被水浸泡后會產生膨脹，脫水后又會收縮，且一經浸水后就必須時常保持濕潤，否則膜極易報廢。同時因為一套裝置中有很多組膜，且需要把整套裝置拆開才能對膜進行更換。這極大增加了維護難度和成本。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種對高鹽廢水的處理效率高且因為無膜而易維護的四電極電容脫鹽裝置。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案解決的:一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設置的陰極和陽極，其特征在于:所述的陰極和陽極為平板結構且平行排列置于空腔兩側，在陰極和陽極之間的腔體內還設置有傾斜設置的兩塊多孔電極板，兩塊多孔電極板之間的區域構成低鹽出水區且多孔電極板與其相鄰的陰極或陽極之間的區域分別構成高鹽出水區；兩塊多孔電極板的設置能夠阻隔湍流對經陰極和陽極之間施加的電場影響而產生的陰陽離子分離現象的破壞，且使得因為湍流導致的錯位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板而進入低鹽出水區流出。
[0005]所述的多孔電極板包括相對傾斜設置的多孔陽極板和多孔陰極板，其中多孔陽極板相對陰極設置且多孔陰極板相對陽極設置;多孔陽極板和多孔陰極板之間的區域構成低鹽出水區，多孔陽極板和陰極之間的區域構成高鹽出水區且多孔陰極板和陽極之間的區域亦構成高鹽出水區。
[0006]所述的多孔陽極板和多孔陰極板在陰極和陽極之間構成一個梯形結構，其中多孔陽極板和多孔陰極板的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時多孔陽極板和多孔陰極板的開放端在出水口處且兩者之間的間距大。
[0007]兩側的高鹽出水區和中間的低鹽出水區的區域比例通過調整多孔陽極板和多孔陰極板的傾斜角度進行設置;所述高鹽出水區、低鹽出水區和高鹽出水區三者之間的區域比例為1:2-4:1。
[0008]所述陰極和陽極構成的電容器的長高比為5-10。
[0009]所述多孔電極板構成的封閉端與陰極和陽極的進水端之間的距離與陰極或陽極的長度的比例為0.1-0.3。
[0010]所述的陽極、兩塊多孔電極板、陰極中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且高鹽出水區側的電場強度大于低鹽出水區側的電場強度。
[0011]所述的陽極上的電位、兩塊多孔電極板上的電位和陰極上的電位由高到低排列。
[0012]所述多孔電極板的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提高性能。
[0013]所述的陽極、兩塊多孔電極板、陰極皆采用惰性材質制成。
[0014]本發明相比現有技術有如下優點:
本發明的四電極電容脫鹽裝置通過梯形狀多孔隔離結構的設置，避免了陰陽離子分別被平行陽陰極吸引而在兩端富集后由于廢水流量大、流速快而導致的極易形成湍流擾動打破陰陽離子分別富集的狀態，能夠有效限制湍流的產生，同時通過在多孔電極板上施加合適的電位，能夠進一步提高分離效果，通過調節高低鹽水出水區的流量比例，可以最優化脫鹽條件，達到最佳脫鹽效果。
[0015]本發明通過取消離子交換膜，避免了膜方法的造價高、易損壞、難維護的缺點；通過添加多孔電極板的方式有效避免了湍流造成的離子分離被破壞的情況;通過四電極的配置進一步提高了分離效果;裝置無移動組件、結構簡單易于清潔保養，故該脫鹽裝置的效率、易用性、易維護性都得到了顯著的提高，有效改善了電容類脫鹽技術的應用前景，適宜推廣使用。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發明的四電極電容脫鹽裝置的結構示意圖。
[0017]其中:I一陰極;2—陽極;3—多孔電極板;4一多孔陽極板;5—多孔陰極板;6—低鹽出水區；7—高鹽出水區。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。
[0019]如圖1所示:一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設置的陰極I和陽極2，陰極I和陽極2為平板結構且平行排列置于空腔兩側，陰極I和陽極2構成的電容器的長高比為5-10，在陰極I和陽極2之間的腔體內還設置有適當傾斜角度的兩塊多孔電極板3，陽極2、兩塊多孔電極板3、陰極I皆采用惰性材質制成，陽極2、兩塊多孔電極板3、陰極I中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且陽極2上的電位、兩塊多孔電極板3上的電位和陰極I上的電位由高到低排列，另外多孔電極板3構成的封閉端與陰極I和陽極2的進水端之間的距離與陰極I或陽極2的長度的比例為0.1 -0.3。兩塊多孔電極板3之間的區域構成低鹽出水區6且多孔電極板3與其相鄰的陰極I或陽極2之間的區域分別構成高鹽出水區7，高鹽出水區7、低鹽出水區6和高鹽出水區7三者之間的區域比例為1:2-4:1且多孔電極板3的傾斜角度根據高低鹽區比例和電容長高比進行設置，另外高鹽出水區7側的電場強度大于低鹽出水區6側的電場強度;兩塊多孔電極板3的設置能夠阻隔湍流對經陰極I和陽極2之間施加的電場影響而產生的陰陽離子分離現象的破壞，且使得因為湍流導致的錯位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板3而進入低鹽出水區6流出。
[0020]在上述結構的基礎上，多孔電極板3包括相對傾斜設置的多孔陽極板4和多孔陰極板5,其中多孔陽極板4相對陰極1設置且多孔陰極板5相對陽極2設置;多孔陽極板4和多孔陰極板5之間的區域構成低鹽出水區6,多孔陽極板4和陰極1之間的區域構成高鹽出水區7 且多孔陰極板5和陽極2之間的區域亦構成高鹽出水區7。多孔陽極板4和多孔陰極板5在陰極1和陽極2之間構成一個梯形結構，其中多孔陽極板4和多孔陰極板5的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時多孔陽極板4和多孔陰極板5的開放端在出水口處且兩者之間的間距大；兩側的高鹽出水區7和中間的低鹽出水區6的區域比例通過調整多孔陽極板4和多孔陰極板5的傾斜角度進行設置。另外多孔電極板3的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提尚性能。
[0021]本發明的四電極電容脫鹽裝置在使用時，兩塊多孔電極板3梯形配置且閉口小端指向進水方向、開口大端指向出水方向，多孔電極板3的兩側分別和陰極1或陽極2有一定間距進而構成三個可調流量出水區。在工作時，陰極1和陽極2之間施加的恒壓電場的電壓為 0.5伏特?10伏特，高鹽水進入該裝置后，陰陽離子在電場作用下分離，但是湍流和擴散作用會一定程度抵消這個分離效果，當部分分離的水樣達到梯形頂部時，陰離子富集的部分和陽離子富集的部分被逐漸阻隔，因為多孔電極板3的限流作用，導致湍流只會在腔體內， 因而不會顯著影響正確的分離效果，而因為湍流導致的錯位的陰陽離子則會在電場的作用下分別穿過對應的多孔電極板3(多孔陽極板4或多孔陰極板5)到達對應的中間的低鹽出水區6;同時陰離子富集的部分和陽離子富集的部分經各自位置處的高鹽出水區7排出。在上述結構中，為進一步提高處理效率并根據實際使用的條件、要求來決定多孔電極板3的孔徑尺寸(在幾十微米到幾毫米之間)，必要時還可以將多孔電極板3浸潤在陰陽離子膜的高聚物原料中再引發聚合反應，在多孔腔中形成離子交換顆粒，提高分離效果。
[0022]本發明的四電極電容脫鹽裝置使用時，高鹽待處理水經進水管進入該電容脫鹽裝置，在電場下發生陰陽離子分離，經多孔電極板3增強分離效果，高鹽廢水和低鹽處理水分別由高鹽出水區7和低鹽出水區6排出。該四電極電容脫鹽裝置通過梯形狀多孔隔離結構的設置，避免了陰陽離子分別被平行陽陰極吸引而在兩端富集后由于廢水流量大、流速快而導致的極易形成湍流擾動打破陰陽離子分別富集的狀態，能夠有效限制湍流的產生，同時通過在多孔電極板3上施加合適的電位，能夠進一步提高分離效果，通過調節高低鹽水出水區的流量比例，可以最優化脫鹽條件，達到最佳脫鹽效果。
[0023]本發明的四電極電容脫鹽裝置通過帶多孔電極板的電容設計取代多對陰陽離子交換膜的平行排列的滲析池，通過取消離子交換膜，避免了膜方法的造價高、易損壞、難維護的缺點以及膜電滲析池的結構復雜、不易維護、維修困難的問題，也避免了多孔電極電容式脫鹽裝置的需要定期逆轉電場方向洗脫電極造成的脫鹽不連續性和效率低下的問題，而且因為多對電極的存在，相比較單對電極，能夠顯著提高效率;通過添加多孔電極板3的方式有效避免了湍流造成的離子分離被破壞的情況，四電極的配置進一步提高了分離效果， 裝置無移動組件、結構簡單易于清潔保養，故該四電極電容脫鹽裝置的效率、易用性、易維護性都得到了顯著的提高，有效改善了電容類脫鹽技術的應用前景，適宜推廣使用。[〇〇24]以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內；本發明未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。
【主權項】
1.一種四電極電容脫鹽裝置，包括配合設置的陰極(I)和陽極(2)，其特征在于:所述的陰極(I)和陽極(2)為平板結構且平行排列置于空腔兩側，在陰極(I)和陽極(2)之間的腔體內還設置有傾斜設置的兩塊多孔電極板(3)，兩塊多孔電極板(3)之間的區域構成低鹽出水區(6)且多孔電極板(3)與其相鄰的陰極(I)或陽極(2)之間的區域分別構成高鹽出水區(7);兩塊多孔電極板(3)的設置能夠阻隔湍流對經陰極(I)和陽極(2)之間施加的電場影響而產生的陰陽離子分離現象的破壞，且使得因為湍流導致的錯位的陰陽離子在電場的作用下穿過多孔電極板(3)而進入低鹽出水區(6)流出。2.根據權利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的多孔電極板(3)包括相對傾斜設置的多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)，其中多孔陽極板(4)相對陰極(I)設置且多孔陰極板(5)相對陽極(2)設置;多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)之間的區域構成低鹽出水區(6)，多孔陽極板(4)和陰極(I)之間的區域構成高鹽出水區(7)且多孔陰極板(5)和陽極(2)之間的區域亦構成高鹽出水區(7)。3.根據權利要求2所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)在陰極(I)和陽極(2)之間構成一個梯形結構，其中多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的封閉端在入水口處且兩者之間的間距小，同時多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的開放端在出水口處且兩者之間的間距大。4.根據權利要求2或3所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:兩側的高鹽出水區(7)和中間的低鹽出水區(6)的區域比例通過調整多孔陽極板(4)和多孔陰極板(5)的傾斜角度進行設置;且高鹽出水區(7)、低鹽出水區(6)和高鹽出水區(7)三者之間的區域比例為1:2_4: I ο5.根據權利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述陰極(I)和陽極(2)構成的電容器的長高比為5-10。6.根據權利要求1或5所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述多孔電極板(3)構成的封閉端與陰極(I)和陽極(2)的進水端之間的距離與陰極(I)或陽極(2)的長度的比例為0.1-0.3。7.根據權利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)、兩塊多孔電極板(3)、陰極(I)中的任意相鄰的電極間施加的恒壓電場的電壓為0.5?10伏特且高鹽出水區(7)側的電場強度大于低鹽出水區(6)側的電場強度。8.根據權利要求1或7所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)上的電位、兩塊多孔電極板(3)上的電位和陰極(I)上的電位由高到低排列。9.根據權利要求1或2所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述多孔電極板(3)的多孔通過噴涂或浸潤陰陽離子交換高分子材料以提高性能。10.根據權利要求1所述的四電極電容脫鹽裝置，其特征在于:所述的陽極(2)、兩塊多孔電極板(3)、陰極(I)皆采用惰性材質制成。
【文檔編號】C02F1/469GK106006868SQ201610476092
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】童文駿, 戴維·陳, 黃曉華
【申請人】南京師范大學