[實用新型]一種固定床電極電化學除鹽裝置

有效

• 申請號: 201821810516.2
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN209721670U
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 孫曉慰
• 申請（專利權）人: 孫曉慰
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/42
• 代理公司: 11631 北京市大地律師事務所
• 代理人: 宋松<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本實用新型提供了一種固定床電極電化學除鹽裝置，涉及資源回收再利用領域，用以解決現有電吸附技術在處理高含鹽水時效率相對較低，而且由于需要不斷停機脫附再生，使得處理裝置的投資相對較高的問題。裝置呈疊層結構，依次包括：第一集電極、第一填充床固定電極、陰離子交換膜、陽離子交換膜、第二填充床固定電極以及第二集電極；第一填充床固定電極呈透水結構，形成第一水流通道；陰離子交換膜與陽離子交換膜之間形成第二水流通道；第二填充床固定電極呈透水結構，形成第三水流通道。采用固定床電極結構，結合電吸附和膜技術的特點，在雙電層理論的基礎上，引入多南平衡效應，大大增加電化學除鹽的能力和效率。

【技術領域】

本實用新型涉及資源回收再利用領域，尤其是一種固定床電極電化學除鹽裝置。

【背景技術】

日益增長的人口和不斷發展的社會經濟水平造成了對水資源的需求越來越大，人類賴以生存的淡水資源正在受到前所未有的威脅。尋找能利用非常規水資源的技術和方法成為社會的迫切需要。地球上的水資源絕大部分以海水或苦咸水的形式存在，淡水資源極其稀缺。如果能有經濟可行的除鹽技術和方法，將會極大緩解淡水資源緊缺這一全球難題。通常的除鹽技術和方法有蒸發、離子交換、反滲透等，但由于這些技術的除鹽成本高昂，或者水的利用率低以及其它缺點，使得在實際應用中尚有很多局限。近年來，采用電化學方法進行水的處理得到越來越多的重視，以其為代表的有電滲析、電吸附等。由于電化學技術和方法采用電作為處理動力，具有能耗低，二次污染少，且耐受性強等優點，在水的各類處理特別是除鹽處理方面具有獨到之處，其中電吸附除鹽正在得到界內的廣泛關注。電吸附技術顧名思義是采用靜電吸附的方式去除水中的鹽類離子的，其基本原理是利用水中帶電電極表面形成的雙電層吸附儲存離子的效應實現水中離子的分離的。在直流電場的作用下，水中離子在電極表面周期性地吸附-脫附，將水中離子進行濃縮，從而實現水的除鹽。由于在整個處理過程中所需要付出的只是對電極雙電層進行充電的能量，不牽涉到相變和克服滲透壓，避免了通常水除鹽處理過程中的高溫、高壓以及處理裝置的結垢、堵塞失效等問題。開辟了除鹽領域的新的渠道，具有非常好的推廣應用前景。然而，具體的實踐表明，電吸附技術在處理高含鹽水時效率相對較低，而且由于需要不斷停機脫附再生，使得處理裝置的投資相對較高，應用范圍受到很大限制。需要對其進行改進，以克服前述缺點，充分發揮電化學除鹽的優勢，從而能在更廣大的范圍內推廣應用。

【實用新型內容】

本實用新型提供了一種固定床電極電化學除鹽裝置，用以解決現有電吸附技術在處理高含鹽水時效率相對較低，而且由于需要不斷停機脫附再生，使得處理裝置的投資相對較高的問題。

本實用新型的一種固定床電極電化學除鹽裝置，呈疊層結構，依次包括：第一集電極、第一填充床固定電極、陰離子交換膜、陽離子交換膜、第二填充床固定電極以及第二集電極；所述第一填充床固定電極呈透水結構，形成第一水流通道；所述陰離子交換膜與陽離子交換膜之間形成第二水流通道；所述第二填充床固定電極呈透水結構，形成第三水流通道。

其中，所述陰離子交換膜與陽離子交換膜之間還包括：隔離網，以及所述陰離子交換膜與陽離子交換膜之間形成的第二水流通道從所述隔離網流過。

其中，在第一集電極外側以及第二集電極外側還包括：固定端板。

其中，所述第一填充床固定電極的透水結構，具體采用顆粒狀高比表面，以及采用高微孔隙率的導電材料作為填充材料；所述第二填充床固定電極的透水結構，具體采用顆粒狀高比表面，以及采用高微孔隙率的導電材料作為填充材料。

其中，所述高微孔隙率的導電材料為活性炭材料、碳纖維材料、碳納米碳管、石墨烯材料，或者碳纖維織物材料。例如：由粒徑為2～3毫米的活性炭顆粒組成，比表面大于1000m2/g，微孔容積大于0.5cm3/g。

其中，所述第一集電極采用石墨或鈦制成，所述第二集電極采用石墨或鈦制成。

其中，所述隔離網采用聚合物或非導電材料制成。