CN106430463B - 一种带有中间极板的电渗析水处理装置及方法 - Google Patents

一种带有中间极板的电渗析水处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有中间电极的电渗析水处理装置及方法，包括进水口1、产水口2、碱性水产水口3、酸性水产水口4、阴极板5、中间电极板6、阳离子交换膜7、阴离子交换膜8、阳极板9，其中，阴极板5和阳极板9在最外侧，中间包含一块以上的中间极板6，在任何每相邻两块电极板之间都有一对阴阳离子交换膜，工作时，中间极板6在电场作用下会在两侧聚集相异电荷，而阴阳离子也会在电场力的作用下透过离子交换膜向异性电极板运移，当碰到异性电极板或中间极板6一侧的相异电荷，就会发生电解反应，从而降低了产水的离子浓度，并生产碱性水和酸性水，达到水处理目的。

Description

一种带有中间极板的电渗析水处理装置及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体是涉及一种带有中间极板的电渗析水处理装置及方法。
背景技术
电渗析（简称ED）水处理技术是一项比较成熟的技术，在ED基础上，结合传统混合离子交换除盐工艺（DI），产生了电子混床（EDI）除盐技术，提高了除盐效率，但EDI对进水水质要求十分严格，因此处理成本比较高。相对于EDI，进而衍生EDR技术，一种利用离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，以直流电场为推动力的膜分离方法。所有与电渗析有关的水处理技术最后都会有浓盐水产生，对于这些浓盐水的处理又成为一个难题。
本发明提出了一种新的电渗析水处理方法，即在传统EDR基础上，在每一对阴阳离子交换膜之间加入中间电极，因此将透过阴阳离子交换膜的阴阳离子区隔开，且发生电解反应，不仅生成脱离子水，还形成碱性水和酸性水，碱性水和酸性水又有其各自的应用领域，从而解决了浓盐水处理问题。
发明内容
本发明针对现有与电渗析有关的水处理技术都有浓盐水产生的问题，并在EDR基础上提出了一种新的水处理装置及方法，除了产生去离子水外，还产生碱性水和酸性水取代浓盐水。本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种带有中间电极的电渗析水处理装置，包括进水口1、产水口2、碱性水产水口3、酸性水4产水口、阴极板5、阳极板9，其中，阴极板5和阳极板9在最外侧，在阴极板5和阳极板6之间设有至少一块中间极板6，所述中间极板6与阴极板5之间设有一组阳离子交换膜7和一组阴离子交换膜8，所述中间极板6与阳极板9之间也设有一组阳离子交换膜7和一组阴离子交换膜8。
本发明进一步的技术方案还包括：
所有相邻的两块中间极板6之间均设有一组阳离子交换膜7和一组阴离子交换膜8。
所有阳离子交换膜7都靠近阴极板5一侧，所有阴离子交换膜8都靠近阳极板9一侧。
阳离子交换膜7与阴极板5之间形成碱性水通道，
阴离子交换膜8与阳极板9之间形成酸性水通道，阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间形成产水通道。
所述碱性水通道将进水口1和碱性水产水口3连通，所述酸性水通道将进水口1和酸性水产水口4连通，所述产水通道将进水口1和产水口2连通。
所述进水口1位于电渗析水处理装置的一侧，所述碱性水产水口3、产水口2以及酸性水产水口4位于电渗析水处理装置的另一侧。
所述阴极板5连接直流电源的负极，所述阳极板9连接直流电源的正极。
一种带有中间电极的电渗析水处理方法，包括以下步骤：
进水，待处理水由进水口1导入电渗析水处理装置；
分流，导入电渗析水处理装置中的待处理水被分为三股：一股流经碱性水通道，一股流经产水通道，一股流经酸性水通道；
分离，中间极板6在电场作用下两侧聚集相异电荷，待处理水中的阳离子透过阳离子交换膜7向阴极板5一侧方向移动，或者接触带有负电荷的中间极板6一侧时，发生阴极电解反应，生成碱性水；待处理水中的阴离子透过阴离子交换膜8向阳极板9一侧方向移动，或者接触带有正电荷的中间极板6一侧时，发生阳极电解反应，生成酸性水；阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间的水失去阴阳离子，生成去离子水；
出水，分离出的碱性水经由碱性水通道从碱性水产水口3导出，酸性水经由酸性水通道从酸性水产水口4导出，去离子水经由产水通道从产水口2导出。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：透过阴阳离子交换膜的阴阳离子被区隔开，不仅生成脱离子水，产生的碱性水和酸性水取代了浓盐水，而碱性水和酸性水又有其各自的应用领域，从而解决了浓盐水处理问题。
附图说明
图1为本发明一种电渗化学反应水处理装置的原理结构示意图；
其中：
1、进水口 2、产水口 3、碱性水产水口
4、酸性水产水口 5、阴极板 6、中间极板
7、阳离子交换膜 8、阴离子交换膜 9、阳极板
具体实施方式
下面将结合附图，进一步详细说明本发明的具体实施方式。
请参阅图1，本发明一种带有中间电极的电渗析水处理装置，包括进水口1、产水口2、碱性水产水口3、酸性水产水口4、阴极板5、阳极板9，其中，阴极板5和阳极板9在最外侧，阴阳极板之间包含有一块以上的中间极板6，在任何每相邻两块电极板之间都有一对阴阳离子交换膜，所有阳离子交换膜7都靠近阴极板5一侧，所有阴离子交换膜8都靠近阳极板9一侧，这样在每对极板之间就形成了三股水通道，即阳离子交换膜7与阴极板5之间的通道。阴离子交换膜8与阳极板9之间的通道。阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间的通道。
本发明一实施例中，阳离子交换膜7与阴极板5之间形成的通道为碱性水通道，阴离子交换膜8与阳极板9之间形成的通道为酸性水通道，阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间形成的通道为产水通道；碱性水通道将进水口1和碱性水产水口3连通，酸性水通道将进水口1和酸性水产水口4连通，产水通道将进水口1和产水口2连通；进水口1位于电渗析水处理装置的一侧，所述碱性水产水口3、产水口2以及酸性水产水口4位于电渗析水处理装置的另一侧，待处理的水由进水口1导入，分别由碱性水产水口3、产水口2以及酸性水产水口4导出。
阴极板5和阳极板9与直流电源接通，阴极板5连接直流电源的负极，所述阳极板9连接直流电源的正极，这样在阴极板5与阳极板9之间就形成了直流电场，在电场的作用下，所有中间极板6的两侧面就会积聚相异电荷，正电荷靠近阴极板5一侧，负电荷靠近阳极板9一侧，当含有电解质的水同时通过所有通道时，在电场力的驱动下，阳离子就会透过阳离子交换膜7向阴极板5一侧方向移动，阴离子就会透过阴离子交换膜8向阳极板9一侧方向移动，当阳离子接触到阴极板5或带有相异电荷的中间极板6一侧时，就会发生阴极电解反应，生成碱性水3；当阴离子接触到阳极板9或带有相异电荷的中间极板6一侧时，就会发生阳极电解反应，生成酸性水4。阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间的水就会失去阴阳离子，生成去离子水。于是阴极板5与阳离子交换膜7之间的通道就形成了碱性水3的通道，阳极板9与阴离子交换膜8之间的通道就形成了酸性水4的通道，阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间的通道就形成了产水通道。
本发明带有中间电极的电渗析水处理包括以下步骤：
进水，待处理水由进水口1导入电渗析水处理装置；
分流，导入电渗析水处理装置中的待处理水被分为三股：一股流经碱性水通道，一股流经产水通道，一股流经酸性水通道；
分离，中间极板6在电场作用下两侧聚集相异电荷，待处理水中的阳离子透过阳离子交换膜7向阴极板5一侧方向移动，或者接触带有负电荷的中间极板6一侧时，发生阴极电解反应，生成碱性水；待处理水中的阴离子透过阴离子交换膜8向阳极板9一侧方向移动，或者接触带有正电荷的中间极板6一侧时，发生阳极电解反应，生成酸性水；阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间的水失去阴阳离子，生成去离子水；
出水，分离出的碱性水经由碱性水通道从碱性水产水口3导出，酸性水经由酸性水通道从酸性水产水口4导出，去离子水经由产水通道从产水口2导出。
本发明通过在每一对阴阳离子交换膜之间加入中间电极，因此将透过阴阳离子交换膜的阴阳离子区隔开，且发生电解反应，不仅生成脱离子水，还形成碱性水和酸性水，碱性水和酸性水又有其各自的应用领域，从而解决了浓盐水处理问题，由此达到了水处理目的。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，采用带有中间电极的电渗析水处理装置，所述带有中间电极的电渗析水处理装置包括进水口（1）、产水口（2）、碱性水产水口（3）、酸性水产水口（4）、阴极板（5）以及阳极板（9），所述阴极板（5）和阳极板（9）在最外侧，在阴极板（5）和阳极板（9）之间设有至少一块中间极板（6），所述中间极板（6）与阴极板（5）之间设有一组阳离子交换膜（7）和一组阴离子交换膜（8），所述中间极板（6）与阳极板（9）之间也设有一组阳离子交换膜（7）和一组阴离子交换膜（8），所有阳离子交换膜（7）靠近阴极板（5）一侧，所有阴离子交换膜（8）靠近阳极板（9）一侧；
电渗析水处理方法包括以下步骤：进水，待处理水由进水口（1）导入电渗析水处理装置；分流，导入电渗析水处理装置中的待处理水被分为三股：一股流经碱性水通道，一股流经产水通道，一股流经酸性水通道；分离，中间极板（6）在电场作用下两侧聚集相异电荷，待处理水中的阳离子透过阳离子交换膜（7）向阴极板（5）一侧方向移动，或者接触带有负电荷的中间极板（6）一侧时，发生阴极电解反应，生成碱性水；待处理水中的阴离子透过阴离子交换膜（8）向阳极板（9）一侧方向移动，或者接触带有正电荷的中间极板（6）一侧时，发生阳极电解反应，生成酸性水；阳离子交换膜（7）与阴离子交换膜（8）之间的水失去阴阳离子，生成去离子水；出水，分离出的碱性水经由碱性水通道从碱性水产水口（3）导出，酸性水经由酸性水通道从酸性水产水口（4）导出，去离子水经由产水通道从产水口（2）导出。
2.根据权利要求1所述的一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，所有相邻的两块中间极板（6）之间均设有一组阳离子交换膜（7）和一组阴离子交换膜（8）。
3.根据权利要求1所述的一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，所述阳离子交换膜（7）与阴极板（5）之间形成碱性水通道，所述阴离子交换膜（8）与阳极板（9）之间形成酸性水通道，所述阳离子交换膜（7）与阴离子交换膜（8）之间形成产水通道。
4.根据权利要求1所述的一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，所述碱性水通道将进水口（1）和碱性水产水口（3）连通，所述酸性水通道将进水口（1）和酸性水产水口（4）连通，所述产水通道将进水口（1）和产水口（2）连通。
5.根据权利要求1或4所述的一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，所述进水口（1）位于电渗析水处理装置的一侧，所述碱性水产水口（3）、产水口（2）以及酸性水产水口（4）位于电渗析水处理装置的另一侧。
6.根据权利要求1所述的一种带有中间电极的电渗析水处理方法，其特征在于，所述阴极板（5）连接直流电源的负极，所述阳极板（9）连接直流电源的正极。
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