[發明專利]隔板式電場離子分離器

無效

• 申請號: 200910132070.1
• 申請日: 2009-04-11
• 公開（公告）號: CN101857289A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 孟海樂;孟美;孟田;郭蕾
• 申請（專利權）人: 孟海樂;孟美;孟田
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水質處理設備，即水的脫鹽(淡化)設備。

背景技術

目前利用電場脫鹽的水處理設備，如同化學工業出版社出版發行的《電化學方法應用》第182頁中介紹的“電滲析”一樣[圖三]，是：“在直流電場作用下，溶液中的正負離子分別向不同方向遷移，正離子向負極遷移，負離子向正極遷移。若在溶液中間安裝離子交換膜，由于陽離子交換膜只允許正離子通過，而陰離子交換膜只允許負離子通過，因此可以限制不同區域溶液中離子的遷移，最終達到分離，濃縮，提純，回收離子或淡化水的目的。因為陰陽離子交換膜之間只有2-3毫米的距離，為了提高效率，在實際中，將幾百對離子交換膜裝配成多室。由于在溶液中間安裝的離子交換膜，容易因結垢而堵塞膜通道。不僅需要清洗，經多次清洗的膜效率逐次下降，最終必須更換新膜。不僅操作麻煩，而且運行成本有高。還有該設備單級處理，不能隨意調整出水淡水和濃水的比例，產出的淡水和濃水的水量各占50％，淡水回收率低，不僅效率不高，而且浪費原水。

發明目的

本發明的目的就是針對上述不足之處，提供一種新的，不用膜的，出水濃水和淡水的比例可以隨意調整的淡化水設備。

發明內容

為了實現上述目的，在溶液中裝有兩塊對稱的勻流隔離板[圖一.4]來代替離子交換膜。水的流程是：原水從底部入水配水管[圖一.1]經下配水板[圖一.2]兩次配水后，達到了進入中間水室[圖一.3]過流斷面上均勻，并且以層流狀態的流速向上流動。而水中離子在定向遷移過程中由于電場力的作用，不斷地進入濃縮斗[圖一.8]。濃縮斗內的離子數量逐漸增多，達到濃縮的目的。又因濃縮斗[圖一.8]下底傾斜，濃縮后的液體質量較大，極易向下傾斜流動，從終縮孔[圖一.7]流到極水室[圖一.19]。

而中間水室[圖一.3]的水在自下而上的流動過程中，水中離子濃度逐漸減小，淡化后的水從上配水板[圖一.5]經出水配水管[圖一.6]流出。

為了控制流入極水室的水量，終縮孔[圖一.7]直徑很小，一般只有幾毫米，而從圖一.A-A剖視圖上看濃縮斗在中間水室一側的面積卻很大[圖一.8]，中間水室的水從這個平面[圖一.8]上流入濃縮斗，要求過流斷面流量均勻，沒有死角，所以從圖一.I-I剖面上看，濃縮斗的形狀是個等腰三角形，而這個三角形的高卻不能太低。為了防止濃縮斗過流斷面上中間流速大于周邊流速，在濃縮斗的中間裝有勻流卡[圖一.10]，而這個勻流卡的形狀也是一個等腰三角形，和濃縮斗的圖一.I-I剖面三角形成相似三角形，且相反方向安裝[圖一.10]。

為了保證進入濃縮斗過流斷面的流量均勻，也可以在濃縮斗入口加裝勻流網[圖二.14]，這個勻流網[圖二.14]的孔隙大小不僅要保證流入濃縮斗內的水沒有阻力，也要保證濃縮斗內產生的氣體通暢的排到中間水室。

這樣設計的勻流隔離板厚度較大，為了減小其厚度，只保留中間水室一側的部分作為濃縮斗[圖二.8]，而極水室一側的部分設計成向下流動和向上流動的通道[圖二.11，13]。從另一個方向看[圖二.b-b剖面]，這兩個通道仍然是個和底邊[圖二.16]平行折疊的等腰三角形[圖二.b-b剖面]。這種設計，勻流卡要安裝在上流縫中[圖二.10]。

這樣設計水的流程是，濃縮斗[圖二.8]內的高離子濃度水，從下流縫[圖二.11]向下流動經折疊縫[圖二.12]拐180度的彎，再從上流縫[圖二.13]向上流動，最后從終縮孔[圖二.7]流到極水室[圖二.19]。

當然采取這種方法處理水，必須滿足兩個條件：

一個條件是，中間水室[圖一.3]中水的流速要保持在層流狀態下，因為在層流狀態下，流體質點作有條不紊的線狀運動，彼此互不混摻，不會影響水中離子的正常遷移。

另一個條件是，兩極水室[圖一.19]的液位，必須低于中間水室的液位。如圖所示[圖一]，分別從任意兩個不同高度在終縮孔處截取水平面，觀察勻流隔離板兩側的液位高度，在一個水平面上，h₁-h₁’＝h_a，在另一個水平面上，h₂-h₂’＝h_a，h_a是勻流隔離板[圖一.4]兩側的液位差。由此可知，勻流隔離板兩側，不同高度的每一個水平截面上的液位差都相等，由于液位差相等，壓強差就相等。也就是說勻流隔離板上的所有終縮孔處兩側的壓強差都相等，由于壓強差相等，流速就相等。因為終縮孔[圖一.7]大小相同，流量也相等。從而達到勻流的目的。