一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置，包括：圓桶形鐵電極、中心鐵電極、透膜、出水孔、儲液池、排污孔；儲液池上設置有圓桶形鐵電極和中心鐵電極，中心鐵電極上設置有透膜，儲液池的頂端安裝有出水孔。本實用新型在不提供電極電壓前提下，增大膜所處位置電場強度從而提高膜的帶電量的方法，以中心鐵電極為中心、將圓桶形鐵電極和膜套裝成共軸圓桶，形成非勻強電場；在確定膜桶的高度和直徑、圓桶外壁距鐵電極內壁之間距離的情況下，根據圓桶形鐵電極表面積/膜桶表面積≥10；得到聚電場膜電滲析裝置的內部結構。本實用新型提高了滲析效率；電力線截面越來越小，相應膜的面積可以依次減小，節約了膜用量。
【專利說明】
一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于電滲析技術領域，尤其涉及一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置。
【背景技術】
[0002]電滲析法(electrodialysis，ED)廣泛應用于化工、輕工、冶金、造紙、海水淡化、環境保護等領域;近年來更推廣應用于氨基酸、蛋白質、血清等生物制品的提純和研究。其主要利用外加直流電場使溶液中陰、陽離子移動產生電流，陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)分別選擇性透過正、負離子，實現溶質與溶液的分離。電滲析過程中，外加電場希望通過提高直流電場加快離子向對應膜迀移速度，但當電場增加到一定程度時，使大量水分子電離極化生成Η+、0Η—離子，水中離解出的0H—離子透過陰膜，使陰膜濃水室一側的pH值上升，同時H+離子在陽膜濃水室一側的膜面上富集。當水中Ca2+和Mg2+存在時，在陰膜上產生極化結垢附于膜表面，增加膜電阻，導致產生額外的電能消耗，甚至減少膜的有效面積，縮短膜的正常使用壽命。因此電滲析過程存在速度與外加電場的能耗最優選擇問題，一般來說電滲析過程的最優能耗對應最佳電流密度(單位面積上的電流大小)即極限電流密度。目前，常規降低能耗的主要措施包括:①將操作電流控制在極限電流以下，避免極化結垢后需要的定期倒換電極或酸洗。②盡快排出極室的結垢和氣體，研制并采用選擇性好和電解質擴散值小的離子交換膜改進隔板網材料和結構形式。③在動力消耗合理的情況下，適當減薄隔板厚度，改善溶液的力學條件。④濃、淡室的壓力應保持均衡;重視原水溶液的預處理;防止設備漏電等等。另外還有將原水溶液預熱，因為隨著溫度的升高，水電阻會減小，這樣可以降低操作電壓，大大降低電能消耗。從原理上看，電滲析器的耗電量由電滲析器的外加電場(本體直流)耗電量與克服水經過電滲析器時損失的耗電量之和，根據歐姆定律，可將電滲析器的工作電壓分解為以下幾個部分:U = Edj+Emq+IRjc+IRmq+IRsh( I)式中Edj為電極反應所需的電壓;Emq為克服膜電位所需的電壓；I為電滲析器的工作電流;Rjc為接觸電阻；Rmo為膜電阻;Rsh為水電阻。一般工作電壓U需要近百伏，而Edj—般僅為幾伏。由于膜兩側濃度不同產生的膜電位與外加電壓相反，每對膜電位Emq約為零點幾伏。克服電阻所需要的電壓消耗，即IRjc、IRmq與IRsh之和約占總電壓消耗的60?70 %。因此上述常規降低能耗方法的主要原理是希望改善膜的性能，通過降低接觸電阻、膜電阻和水電阻等造成的電壓從而減小電能消耗。但是當膜的性能提高后，希望通過高電壓直流電源供電的電滲析裝置提高滲析速度時，電極電壓Edj增大，電極反應的電能消耗就會相應提高。而對于低電壓直流電源供電的電滲析裝置來說，如何加快離子向對應膜迀移提高滲析速度也是值得重視的問題。
[0003]總之，在外加直流電源一定時，如何通過提高滲析速度來提高滲析效率是所有電滲析裝置都必須要考慮的問題之一。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置，旨在提供通過改變電極的形狀和位置從而增大膜處的電場強度，提高滲析效率的電滲析方法。
[0005]本實用新型是這樣實現的，一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置，所述聚電場膜電滲析裝置包括:圓桶形鐵電極、中心鐵電極、膜、出水孔、儲液池、排污孔；
[0006]儲液池上設置有圓桶形鐵電極和中心鐵電極，中心鐵電極上設置有膜，膜的底部有排污孔，排污孔同時穿過儲液池的底部，儲液池的頂端安裝有出水孔。
[0007]本實用新型的另一目的在于提供一種應用所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置的無機膜電滲析裝置。
[0008]本實用新型的另一目的在于提供一種應用所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析制造的有機膜電滲析裝置。
[0009]本實用新型的另一目的在于提供一種應用所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析這種的雜化膜電滲析裝置。
[0010]本實用新型的另一目的在于提供一種應用所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析癥狀的均相膜電滲析裝置。
[0011]本實用新型的另一目的在于提供一種所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置的異相膜電滲析裝置。
[0012]本實用新型提供的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置，電壓恒定的圓弧形非勻強電場中，電場強度越來越強，加快了離子向對應膜迀移速度，提高了滲析效率；同時，電力線截面越來越小，因此相應膜的面積可以依次減小，節約膜用量。提高速度，提高處理標準，降低生產成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例提供的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析方法流程圖。
[0014]圖2是本實用新型實施例提供的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置結構示意圖；
[0015]圖中:1、圓桶形鐵電極;2、中心鐵電極;3、圓桶形膜;4、出水孔;5、儲液池;6、排污孔。
[0016]圖3是本實用新型實施例提供的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析方法原理示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]下面結合附圖對本實用新型的應用原理作詳細的描述。
[0019]如圖1所示，本實用新型實施例的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析方法包括以下步驟:
[0020]SlOl:以中心鐵電極為中心、將圓桶形鐵電極和膜套裝成共軸圓桶，形成非勻強電場；
[0021]S102:在確定膜桶的高度和直徑、圓桶外壁距鐵電極內壁之間距離的情況下，根據圓桶形鐵電極表面積/膜桶表面積多10，得到聚電場膜電滲析裝置的內部結構。
[0022]如圖2所示，本實用新型實施例的提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置主要包括:圓桶形鐵電極1、中心鐵電極2、圓桶形膜3、出水孔4、儲液池5、排污孔6。
[0023]儲液池5上設置有圓桶形鐵電極I接電源負極和中心鐵電極2接電源正極，中心鐵電極2上設置有膜3，儲液池5的頂端安裝有出水孔4，膜3的底部有排污孔6，排污孔6同時穿過儲液池5的底部。
[0024]下面結合附圖對本實用新型的工作原理作詳細的說明。
[0025]如圖3所示，圓桶形鐵電極表面積/膜桶表面積=10，外壁距圓桶形鐵電極內壁I厘米。
[0026]也以測定膜內膜外液面高度差推算出來，工作前，膜內膜外液面在同一水平面內。通電后膜內液面會緩慢下降，到達最低點時保持不變。它是由電場力膜的通透性選擇性共同造成的。不同的高度差對應不同的電場強度，不同的離子漂移速率，離子漂移數。離子漂移數除以透膜內正離子濃度百分比，就得理論流量。對于一般生活污水的處理，工作時原液從正電極區進入，通過膜后，從負極流出就是達到國家排放標準的水。圓桶形鐵電極而積/膜桶表面積=10是試驗確定的比值。實際應用時這個比值還可再大。
[0027]在實際應用中需要將單個裝置組合成串聯組時，應遵循的原則是:讓待處理液總是從正極區流入，從負極區流出，因為在水溶液中，水合氫離子的漂移速率是其他任何離子漂移速率的5倍以上。讓待處理液從正極區進，從負極區流出，就能得到會聚電場力的推動加速與其他離子的分離，加速水處理。
[0028]對于重金屬離子、氧化砷等污染嚴重污水的處理，可采用多套這種裝置進行多級串聯的方式來解決。這一個裝置與下一個裝置的具體連接是:第二個裝置的電極正負與第一個相反，中心電極罰負，外為正;第一個流出的溶液進入第二個的正極區，第三個裝置的正負極與第一個相同；第二個裝置流出的溶液進入第三個裝置中心的正極區，連接開始循環直至排放達標。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置，其特征在于，所述提高電滲析效率的聚電場膜電滲析裝置包括:圓桶形鐵電極、中心鐵電極、膜、出水孔、儲液池、排污孔； 所述儲液池上設置有圓桶形鐵電極和中心鐵電極，圓桶形鐵電極接電源的負極，中心鐵電極接電源的正極，中心鐵電極上設置有透膜，透膜的底部設置有排污孔，排污孔穿過儲液池的底部，儲液池的頂端安裝有出水孔。
【文檔編號】B01D61/54GK205627656SQ201521137244
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】皮大能, 齊海兵, 鄢自華
【申請人】皮大能, 齊海兵, 鄢自華