[發明專利]一種電滲析器及其溶液處理方法

在審

• 申請號: 201710038150.5
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106693710A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 施小東;施秦峰;劉澤宇
• 申請（專利權）人: 浙江大維高新技術股份有限公司
• 主分類號: B01D61/46
• 分類號: B01D61/46
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司33246
• 代理人: 童健

技術領域

本發明涉及溶液處理設備，具體是一種電滲析器及其溶液處理方法，用于離子重組、化學品生產和水處理等。

背景技術

電滲析是一種利用離子交換膜的選擇透過性來分離不同的溶質粒子（如離子）的方法。在電場的驅動下，溶液中的帶電的溶質粒子（如離子）通過離子交換膜而進行特定方向的遷移，從而實現離子的分離和濃縮。最初用于海水淡化，現在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙和醫藥工業等。目前市面上的電滲析器，一般只具有濃室和淡室兩個溶液流通流道，從而只能對同一種溶液進行濃縮或分離。為了實現不同離子間的分離和重組，當前可用的方法包括納濾膜脫除二價離子、分步結晶、沉淀、萃取和色譜分離等方式。但這些方法都只能針對特定離子的分離和組合，而且操作過程復雜，難以控制。因此，本單位技術人員針對不同離子間的分離和重組難題，對電滲析器進行改進，通過特殊的結構設計，形成更多種隔室結構和流動通道，實現不同待處理溶液中的不同離子之間的重新組合，生成由多種新的離子組成形式的溶液。

發明內容

本發明主要針對現有電滲析器存在溶液處理單一性的問題，發明了一種電滲析器，通過對隔板、離子交換膜的結構改進，使膜堆間形成多種（至少四種）獨特的隔室結構和多條流動通道，從而形成多種（至少四種）不同的溶液進出流道；則兩種或兩種以上不同離子組成的溶液，分別進入特定的流道，通過電驅動作用，在流出相應的流道后，可實現不同離子之間的重新組合，產生兩種新的離子構成形式的溶液。

本發明的上述技術問題是通過以下技術方案得以實施的：一種電滲析器，由外至內依次包括端板、墊片、電極板、膜堆，以及用于將端板、墊片、電極板、膜堆進行緊固連接的緊固件，其特征在于，所述膜堆包括至少2個膜對，每一膜對由1張陽離子交換膜、2張中間隔板、1張陰離子交換膜間隔排列構成，其排列形式為：

陰離子交換膜—隔板—陽離子交換膜—隔板，則相鄰的陰離子交換膜和陽離子交換膜之間形成離子遷入/遷出隔室，并且所述離子遷入/遷出隔室的數量為至少4個。

所述膜對，位于陰離子交換膜和陽離子交換膜之間的隔板為中間隔板，中間隔板的板面設置成網格狀通道，同時，中間隔板的上邊緣和下邊緣均設置有若干隔板孔道，隔板孔道包括A類孔道和B類孔道，A類孔道可具體設置成圓形孔道，B類孔道可具體設置成條形孔道；其中，B類孔道的一端與中間隔板板面的網格狀通道連通，則位于上邊緣的B類孔道和位于下邊緣的B類孔道通過中間的網格狀通道連通。

所述中間隔板設置成4種不同結構，分別為第一種中間隔板、第二種中間隔板、第三種中間隔板、第四種中間隔板；所述4種不同結構的中間隔板，區別結構在于B類孔道的位置不同；并且，膜堆中，不同結構的中間隔板依次間隔分布在陰離子交換膜和陽離子交換膜之間。

每2個膜對中，形成4中不同結構的離子遷入/遷出隔室，分別為第一類離子遷出隔室、第一類離子遷入隔室、第二類離子遷出隔室、第二類離子遷入隔室。

當電滲析器中的電場方向切換時，4種不同結構的離子遷入/遷出隔室中，第一類離子遷出隔室和第一類離子遷入隔室進行切換，第二類離子遷出隔室和第二類離子遷入隔室進行切換。當膜堆中所包含的膜對數量增加或減少時，隔室的數量也相應增加或減少。

采用上述電滲析器進行溶液處理，則溶液處理的方法如下：

X設為待處理溶液1，Y設為待處理溶液2；

待處理液1包含有離子，或者設置為不含離子的純液體；

待處理液2包含有離子，或者設置為不含離子的純液體；

AB設為待處理溶液3中的離子，其中，A是單一的一種陽離子或者是多種陽離子的混合體，B是單一的一種陰離子離子或者是多種陰離子的混合體；

CD設為待處理溶液4中的離子，C是單一的一種陽離子離子或者是多種陽離子的混合體，D是單一的一種陰離子或者是多種陰離子的混合體。

溶液處理具體步驟為：

X流入第二類離子遷入隔室，Y流入第一類離子遷入隔室，AB流入第一類離子遷出隔室，CD流入第二離子遷出隔室；

在電場的驅動下，A、C往負極方向移動，B、D往正極方向移動，在上述不同的隔室中，正負離子重新組合，形成新的溶液，并從4根不同的出水管道流出，具體如下：

第一離子遷入隔室的出水口形成新的由C、B所組成的處理完成溶液CB；

第二離子遷入隔室的出水口形成新的由A、D所組成的處理完成溶液AD；

第一離子遷出隔室的出水口產生A、B，得到稀釋后的處理完成溶液AB；

第二離子遷出隔室的出水口產生C、D，得到稀釋后的處理完成溶液CD。