專利名稱：錯(cuò)流式填充床電滲析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理工業(yè)水的水處理設(shè)備，尤指一種處理工業(yè)水用的填充床電滲析器。
填充床電滲析器(以下簡(jiǎn)稱EDI)是國(guó)際上于六十年代開始研究，九十年代初才宣布達(dá)到工業(yè)化水平的一種最新型專用于高純水制造的工業(yè)水處理設(shè)備。
填充床電滲析器(EDI)是將兩種傳統(tǒng)工業(yè)水處理的基礎(chǔ)設(shè)備單元用于高純水制造混合離子交換器與用于預(yù)除鹽過程的電滲析器，相互結(jié)合創(chuàng)造出的一種電再生混合離子交換設(shè)備，也被稱為電除離子裝置。
填充床電滲析器(EDI)的基本工作原理是利用電滲析過程中極化現(xiàn)象產(chǎn)生的H+和OH-離子對(duì)填充在電滲析隔室內(nèi)的混合離子交換樹脂進(jìn)行再生，使填充在電滲析隔室內(nèi)的混合離子交換樹脂能夠連續(xù)完成對(duì)溶液離子的吸附、交換、遷移和再生過程；從而使以往依靠化學(xué)試劑再生的間歇式離子交換純水的制造生產(chǎn)過程，變成依靠電再生的連續(xù)生產(chǎn)過程；不但大幅度降低了高純水的制造成本，而且由于不再依靠化學(xué)試劑再生避免了再生過程中的環(huán)境污染問題因此，填充床電滲析器的工業(yè)化生產(chǎn)不僅是工業(yè)水處理裝備的重大創(chuàng)新，也是工業(yè)水處理裝備的綠色環(huán)?；膭?chuàng)新。
對(duì)于填充床電滲析器，在理論上，離子交換膜是決定填充床電滲析器性能的關(guān)鍵材料，因此國(guó)外商業(yè)化填充床電滲析器均是由具有高性能離子交換膜生產(chǎn)能力的國(guó)家開發(fā)成功。國(guó)際上通常用于填充床電滲析器的高性能離子交換膜是指低離子擴(kuò)散性的均相離子交換膜。而我國(guó)目前只具備離子擴(kuò)散性較差的異相離子交換膜的生產(chǎn)能力。
異相離子交換膜不適于制造填充床電滲析器的主要原因是由于異相離子交換膜結(jié)構(gòu)較為疏松，當(dāng)膜兩側(cè)溶液濃度相差較大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)離子擴(kuò)散現(xiàn)象，使?jié)馊芤簜?cè)的離子逆電場(chǎng)方向向稀溶液側(cè)進(jìn)行離子擴(kuò)散；結(jié)果使用異相離子交換膜難以制造出性能優(yōu)良的填充床電滲析器，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高純水的生產(chǎn)。
國(guó)際上在填充床電滲析器中使用均相離子交換膜，工業(yè)上制造成本高、工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)難度大，目前我國(guó)就不具備制造均相離子交換膜技術(shù)，如果使用進(jìn)口的均相離子交換膜，使填充床電滲析器成本大大提高而無(wú)法被市場(chǎng)接受。而使用制造成本低的異相離子交換膜盡管其價(jià)格僅為均相離子交換膜價(jià)格的1/10，但由于其自身性能而使填充床電滲析器優(yōu)良性能難以發(fā)揮。
鑒于現(xiàn)有填充床電滲析器所存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠生產(chǎn)出高純水的使用異相離子交換膜的錯(cuò)流式填充床電滲析器(Stagger Flow Type Electrodeionization)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為將常規(guī)填充床電滲析器(EDI)改為錯(cuò)流式填充床電滲析器(以下簡(jiǎn)稱為SF-EDI)，對(duì)傳統(tǒng)電滲析工藝過程和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)；首先將傳統(tǒng)電滲析設(shè)備中濃、淡水同向流動(dòng)的工藝過程通過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)與調(diào)整改造為濃、淡水異向流動(dòng)的工藝過程，解決了電滲析除鹽過程流程長(zhǎng)度與濃、淡水的濃度差成正比、濃差擴(kuò)散現(xiàn)象限制水高純化程度進(jìn)一步提高的現(xiàn)象；其次改變傳統(tǒng)電滲析工藝過程中的給水方式，將濃、淡水的同源給水方式改造為異源給水方式，并要求濃水給水水質(zhì)不得低于淡水的產(chǎn)品水質(zhì)，濃水的給水壓力低于淡水的排水壓力。從而最大限度地消除了因濃度差引起的離子擴(kuò)散現(xiàn)象。
本發(fā)明的錯(cuò)流式填充床電滲析器，濃水、淡水的流動(dòng)為異向流動(dòng)，進(jìn)水為濃、淡水由雙端分別進(jìn)水，排水則為濃、淡水由雙端分別排水，流量控制系統(tǒng)設(shè)置在淡水排水側(cè)。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)濃水給水水質(zhì)量不得低于淡水的產(chǎn)品水質(zhì)，濃水的進(jìn)水壓力不得高于淡水的排水壓力的要求，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；A、常規(guī)使用異相離子交換膜的電滲析器的布水隔板厚度為0.5-1.0mm，而使用均相離子交換膜的填充床電滲析器的布水隔板厚度為10-20mm，而本發(fā)明將其改造為高彈密封布水隔板，厚度為1.0-9.0mm，B、通常使用均相離子交換膜的填充床電滲析器的填充方式為混合樹脂填充方式將其改造為陰陽(yáng)樹脂分別進(jìn)行分層填充。C、通常壓力控制系統(tǒng)由進(jìn)水側(cè)控制，改為壓力控制系統(tǒng)為進(jìn)水、排水側(cè)同時(shí)控制。采用本結(jié)構(gòu)的錯(cuò)流式填充床電滲析器，使用異相離子交換膜可以充分發(fā)揮填充床電滲析器的優(yōu)良性能，生產(chǎn)出高質(zhì)量純水。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明錯(cuò)流式填充床電滲析器的生產(chǎn)純水各項(xiàng)性能指標(biāo)均與使用均相離子交換膜的填充床電滲析器(EDI)相當(dāng)。
性能指標(biāo)對(duì)比
注(1)設(shè)備進(jìn)水指標(biāo) (2)設(shè)備產(chǎn)水指標(biāo)由上對(duì)比數(shù)據(jù)可知SF-EDI已擁有EDI的基本特性，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)中對(duì)供水水質(zhì)要求低于EDI，因此與EDI相比，SF-EDI具有更好的實(shí)用性，它的預(yù)處理配套系統(tǒng)的投資也就相對(duì)較低，也就更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是常規(guī)填充床電滲析器工藝過程示意圖。
圖2是常規(guī)填充床電滲析器濃度差梯度示意圖。
圖3是本發(fā)明的錯(cuò)流式填充床電滲析器工藝流程示意圖。
圖4是本發(fā)明的錯(cuò)流式填充床電滲析器濃差梯度示意圖。
CA—濃縮室離子濃度 1—水源Co—淡化室離子濃度2—水源*—陰離子 11—濃廢水排水處o—陽(yáng)離子 12—產(chǎn)品純水排水處—離子遷移方向?qū)嵤├?如圖3、4所示，采用濃、淡水錯(cuò)流式流動(dòng)工藝，選用450×450mm的異相離子交換膜的填充床電滲析器一臺(tái)，高彈密封布水隔板厚度約為4mm，EDI樹脂填充方式為陽(yáng)-陰分層填充，控制濃水室給水濃度為1ppm，濃水室給水壓力0.1Mpa，溫度22℃，進(jìn)水流速3cm/sec，進(jìn)水為含100ppm(NaCl)的水，膜對(duì)電壓1.5V，淡水室外進(jìn)水壓力0.12Mpa，進(jìn)水為兩端分別進(jìn)水，即水源1和水源2進(jìn)水，排水分別通過產(chǎn)品純水排水處12和濃廢水排水處11，并于產(chǎn)品純水排水處12排水之前設(shè)有流量控制計(jì)。在上述工藝條件下通過本發(fā)明的錯(cuò)流式填充式電滲析器所制得的產(chǎn)品水為1.30ppm的除鹽淡水(脫鹽率為99％)。
實(shí)施例2采取與實(shí)施例1相同的工藝條件操作條件，只是EDI高彈密封布水隔板厚度為8mm，流程長(zhǎng)度調(diào)整為780cm的異相離子交換膜的填充床電滲析器。原水給水濃度為5ppm，電阻值約為100KΩ/cm2，通過本發(fā)明的錯(cuò)流式填充式電滲析器所制得的產(chǎn)品水為0.7ppm(NaCl)，電阻值約為1200KΩ/cm2。
權(quán)利要求
1.一種錯(cuò)流式填充床電滲析器，包括有異相離子交換膜，其特征在于，其濃水、淡水的流動(dòng)為異向流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)流式填充床電滲析器，其特征在于其進(jìn)水為濃水、淡水由雙端分別進(jìn)水；其排水為濃水、淡水由雙端分別排水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錯(cuò)流式填充床電滲析器，其特征在于濃水進(jìn)水水質(zhì)不得低于淡水的產(chǎn)品水質(zhì)，濃水的進(jìn)水壓力不得高于淡水的排水壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)流式填充床電滲析器，其特征在于其布水隔板為高彈密封布水隔板，厚度為1-9mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)流式填充床電滲析器，其特征在于其樹脂填充方式為陽(yáng)陰樹脂分別分層填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錯(cuò)流式填充床電滲析器，其特征在于流量控制系統(tǒng)設(shè)置在淡水排水處，且進(jìn)水、排水同時(shí)設(shè)置有壓力控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使用異相離子交換膜的錯(cuò)流式填充床電滲析器,通過對(duì)其布水隔板、及填充方式進(jìn)行改造,并使?jié)馑?、淡水異向流?dòng),使進(jìn)水、排水分別為濃水、淡水雙端分別進(jìn)水、排水,從而使在常規(guī)填充床電滲析器使用效果差的異相離子交換膜,能夠在錯(cuò)流式填充床電滲析器上使用,可生產(chǎn)出與使用均相離子交換膜相當(dāng)?shù)母哔|(zhì)量純水。
文檔編號(hào)B01D61/42GK1306882SQ0011165
公開日2001年8月8日 申請(qǐng)日期2000年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者葛如山, 唐雁, 朱曉峰 申請(qǐng)人:葛如山