[發(fā)明專利]壓力場與電場協(xié)同作用雙膜脫鹽的設(shè)備和應用方法

有效

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• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104016451A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伊學農(nóng);王玉琳;周偉博;王瑞英;王俊超;施柳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/44
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保與節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高鹽水脫鹽處理設(shè)備，具體涉及一種壓力場與電場協(xié)同作用雙膜脫鹽的設(shè)備和應用方法。

背景技術(shù)

當前，隨著城市化和工業(yè)化的急速擴展，經(jīng)濟發(fā)展迅速。針對各大企業(yè)排放的高含鹽量水，對環(huán)境造成了極大的危害，水中的高鹽造成了水生生物生存環(huán)境改變，水質(zhì)惡化甚至生物死亡。此外，隨著用水需求的增大，淡水資源短缺，不得不花費大成本、高投入進行海水或苦咸水淡化，以滿足生活和工業(yè)用水的需求。無論是廢水中高鹽水除鹽還是海水或苦咸水淡化，均需相應處理工藝或設(shè)施來除去水中鹽分，達到用水需求目的。

目前，除鹽技術(shù)主要有蒸發(fā)、電滲析、反滲透等。蒸發(fā)多用于高于10%的含鹽水除鹽，但能耗高仍是瓶頸；電滲析和反滲透可應用于中低濃度（低于5%）含鹽水的除鹽。電滲析除鹽技術(shù)主要涉及兩個過程，一是離子的遷移率，二是膜的選擇透過率，兩種過程均受到電場強度的影響，同時膜之間的水力狀態(tài)也是影響因素之一。電滲析除鹽技術(shù)在運行過程中易產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，水的回收率低，除鹽效率也需要提高。反滲透的特征是能在較低操作壓力下發(fā)揮功能，受pH值、溫度等因素影響較小，脫鹽效率可達到98~99%以上，但存在著濃水資源難處理，膜污染嚴重，設(shè)施運行維護費用高等問題。

電滲析與反滲透盡管能耗比過去若干年降低了，但由于問題仍存在較多，對于高鹽水除鹽問題，目前仍沒有較完美的工藝與方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：由于反滲透或離子選擇性膜單獨使用時，僅僅靠的式單一的壓力場或電場作用，水的回收率低，能耗高，膜污染嚴重，且實際中設(shè)備復雜。

本發(fā)明的技術(shù)方案，一種壓力場與電場協(xié)同作用雙膜脫鹽的設(shè)備，該設(shè)備包括殼體、反滲透膜、陰離子膜、陽離子膜、陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板、淡水室出水管、濃水室出水管、反滲透出水管、淡水室、濃水室、反滲透出水廊道、殼體

內(nèi)上端的進水緩沖區(qū)、殼體內(nèi)中部的反應區(qū)和殼體內(nèi)的反滲透出水集水區(qū)；所述殼體呈長方體形狀，上端封閉，留有進水口；所述陰陽級電極板置于殼體內(nèi)在平行于長方體的寬邊的兩側(cè)，所述滲透出水廊道為相鄰的兩反滲透膜片之間的間隔；所述殼體內(nèi)中部的反應區(qū)為相鄰的兩組反滲透膜之間和反滲透膜與殼體內(nèi)壁之間的間隔；所述反應區(qū)內(nèi)，在平行于殼體長方體長邊，間隔放置反滲透膜；兩相鄰的反滲透膜構(gòu)成一組，所述陰離子膜、陽離子膜與反滲透膜垂直交錯鑲嵌入在兩組反滲透膜之間和反滲透膜與殼體內(nèi)壁之間；由陰離子膜、陽離子膜、反滲透膜和殼體構(gòu)成多個反應格室；通過陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板形成電場的作用，陰陽離子分別向陽極和陰極移動，使得設(shè)備內(nèi)交錯形成濃水室和淡水室；濃水室下方設(shè)置濃水室出水管，淡水室下方設(shè)置淡水室出水管，所述反滲透出水廊道直接通入反滲透出水集水區(qū)，反滲透出水集水區(qū)下方設(shè)置反滲透出水管。

所述陰離子膜、陽離子膜的高度與反應區(qū)高度相同，膜寬與相鄰兩組反滲透膜之間的間距相等。

所述進水緩沖區(qū)處于殼體內(nèi)上端，為殼體體積的1/10，所述反滲透出水集水區(qū)處于殼體內(nèi)下端，為殼體體積的1/10，所述反應區(qū)處于殼體內(nèi)中部，為殼體體積的2/5。

所述陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板采用鈦釕電極板，可設(shè)置多對電極，每對電極之間可設(shè)置多組離子膜組件，數(shù)量依據(jù)設(shè)計的脫鹽率和效率確定。

一種應用上述設(shè)備的方法，其特點是，該方法為:

高鹽水由泵加大于反滲透膜的滲透壓的高壓進入上述設(shè)備，同時使陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板通電；高鹽水在進水緩沖區(qū)均勻分配給各個反應格室，由上而下流入反應區(qū)，在每個反應格室，由于陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板形成電場的作用，陽離子透過陽離子膜向陰極遷移，陰離子透過陰離子膜向陽極遷移，使得設(shè)備內(nèi)交錯形成濃水室和淡水室，濃水室出水經(jīng)過濃水室出水管匯集與原水混合循環(huán)進入設(shè)備，淡水室出水經(jīng)過淡水室出水管直接收集利用，同時由于由泵形成壓力場的作用，溶劑從溶液中分離經(jīng)反滲透膜向反滲透出水廊道滲透，最終匯集在反滲透出水集水區(qū)，由反滲透出水管排出，反應2~8h后變換陰陽極性可轉(zhuǎn)換的電極板極性，繼續(xù)反應。

本發(fā)明的有益效果??

1?.該發(fā)明通過反滲透膜與陰陽離子膜垂直設(shè)置，構(gòu)成反應格間，實現(xiàn)了反滲透過程與電滲析過程同時進行，并將整個反應同時處于壓力場和電場中，提高了廢水除鹽效果，解決了實際中設(shè)備復雜的問題。