[發明專利]一種電吸附耦合離子交換除鹽?再生裝置及方法

在審

• 申請號: 201711397424.6
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN107935132A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 武福平;李錫鋒;駱青虎;張國珍
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/42
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心62100
• 代理人: 武戰翠

技術領域

本發明屬于苦咸水淡化領域，涉及一種處理農村分散式苦咸水的電吸附耦合離子交換除鹽-再生裝置，還涉及利用該裝置去除苦咸水中鹽類物質的方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展及人口數量的持續增長，工業生產及生活飲用所需的淡水資源日益匱乏，尤其是中國西北干旱半干旱地區，嚴重的缺水問題直接制約著當地社會經濟的持續發展，因此，對西北地區廣泛分布的苦咸水的利用已越來越受到人們的重視。苦咸水具有較高的含鹽量，使得其在工業生產及生活飲用方面受到了極大的限制，尤其是對西北農村分散式住戶的人畜飲水方面形成了極大的挑戰。目前常用的除鹽技術主要有吸附法、膜分離法、離子交換法等，但這些水處理除鹽技術都存在著不同程度這樣或那樣的缺點，尚不能滿足生產生活上對原水除鹽后水質水量的需求。

電吸附除鹽技術是近年來發展起來的一種環保型的去除水中離子的技術，它是電化學理論與雙電層理論二者結合的產物。電吸附技術的除鹽過程不涉及電子的得失，其所需電流僅用于給吸附電極溶液界面的雙電層充電，因而是一個低電耗過程。該除鹽技術屬于常壓操作，具有工藝設備簡單，能耗低，成本低，且其再生過程無需添加藥劑，不產生二次污染的優點，但同時也存在著除鹽率不高的不足，一般為60%～75%。

離子交換法除鹽是利用離子交換劑本身具有的可交換離子與水中帶同種電荷的離子進行交換反應以達到除鹽目的的方法，水處理中常用的離子交換劑是人工合成的離子交換樹脂，其發揮主導作用的是可交換離子活性基團。離子交換反應具有可逆性，陰、陽離子交換樹脂可通過交換吸附和再生實現循環利用。離子交換法是一種常規的除鹽技術，技術成熟且出水純度高，不過其缺陷是出水水質呈周期性波動。經過交換的陰、陽樹脂失效后要用酸、堿化學溶液進行再生，其再生藥劑利用率低，且有大量廢酸廢堿溶液的排放，對環境會產生二次污染。

基于目前水處理除鹽技術的研究狀況可知：提高水的除鹽率、降低水的處理能耗以及保證裝置除鹽與再生過程的環境友好對于水處理除鹽技術的發展至關重要。

發明內容

本發明針對現有技術存在的電吸附除鹽率相對較低，離子交換法出水水質不穩定、再生藥劑利用率低、產生的廢液多等不足，提供了一種具有高效除鹽功能、易于再生且環境友好的電吸附耦合離子交換除鹽-再生裝置。

為了解決上述問題，本發明具體通過以下技術方案實現的：一種電吸附耦合離子交換除鹽-再生裝置，包括電吸附模塊、離子交換模塊和緊固模塊；

所述電吸附模塊，包括導流室、直流穩壓電源、電吸附模塊陰、陽極，導流室內設有塑料導流網，使水流形成擾流，電吸附模塊陰、陽極為一對復合電極，每一復合電極由鈦板和其上固定的活性炭纖維組成，兩復合電極的鈦板與直流穩壓電源正負極對應相連接；

所述離子交換模塊，包括陰離子交換室和陽離子交換室；陰、陽離子交換室放置于導流室兩側，陰離子交換室內裝填陰離子交換樹脂，該室另一側為電吸附模塊陽極，陽離子交換室內裝填陽離子交換樹脂，該室另一側為電吸附模塊陰極，兩室內的樹脂均由透水的多孔支撐材料進行固定；

所述緊固模塊，包括左、右端板；采用螺栓通過相互平行的左、右端板將位于兩者之間的電吸附模塊陰極、電吸附模塊陽極、陰、陽離子交換室、導流室緊固密封后，經并排擠壓組合形成上、下部內腔，下部內腔為進水槽，上部內腔為出水槽，左端板設有通入進水槽的進水管，右端板設有和出水槽相通的出水管。

優選的，所述陰離子交換室、陽離子交換室和導流室均為板框式結構，陰、陽離子交換室的內框中填充相應的離子交換樹脂后框內的上、下部均留有未填充的空白區域，導流室的內框中填充導流網后框內的上、下部也留有未填充的空白區域；電吸附模塊陽極復合電極中的鈦板下部開有進水槽口，該板上的活性炭纖維固定在進水槽口右側的上方，另一鈦板的上部開有出水槽口，該板上的活性炭纖維固定在出水槽口左側的下方，采用螺栓通過左、右端板將兩者之間的電吸附模塊陰極、電吸附模塊陽極、陰、陽離子交換室、導流室并排緊固密封，所述進水槽由上述進水槽口與陰、陽離子交換室矩形框內下部、導流室矩形框內下部的未填充空白區域并排擠壓組合形成；所述出水槽由上述出水槽口和陰、陽離子交換室矩形框內上部、導流室矩形框內上部的未填充空白區域并排擠壓組合形成。

進一步的，所述的左端板與電吸附模塊陽極之間、及右端板與電吸附模塊陰極之間均夾設有橡膠密封圈。

本發明所述的直流穩壓電源帶有變向開關，用于正負電極的倒換。

本發明所述的多孔支撐材料，其篩網為200目。