一种电吸附耦合离子交换除盐‑再生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电吸附耦合离子交换除盐‑再生装置及方法，包括电吸附模块、离子交换模块和紧固模块，电吸附模块由一对复合电极、导流室和直流稳压电源组成，复合电极由钛板和活性炭纤维组成，导流室内设有导流网；离子交换模块由阴离子交换室和阳离子交换室组成，其内分别装填阴、阳离子交换树脂，并用多孔支撑材料进行固定，阴、阳离子交换室位于导流室和两复合极板之间，实现电吸附模块与离子交换模块的耦合；外部再用紧固模块将装置进行紧固密封，组装成板框式电吸附耦合离子交换除盐及再生装置。本发明专利技术提高了除盐效率，也克服了树脂再生需要酸碱的弊端，同时具有能耗低、环境友好等特点，适用于农村分散式苦咸水的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种电吸附耦合离子交换除盐-再生装置及方法
本专利技术属于苦咸水淡化领域，涉及一种处理农村分散式苦咸水的电吸附耦合离子交换除盐-再生装置，还涉及利用该装置去除苦咸水中盐类物质的方法。
技术介绍
随着社会经济的不断发展及人口数量的持续增长，工业生产及生活饮用所需的淡水资源日益匮乏，尤其是中国西北干旱半干旱地区，严重的缺水问题直接制约着当地社会经济的持续发展，因此，对西北地区广泛分布的苦咸水的利用已越来越受到人们的重视。苦咸水具有较高的含盐量，使得其在工业生产及生活饮用方面受到了极大的限制，尤其是对西北农村分散式住户的人畜饮水方面形成了极大的挑战。目前常用的除盐技术主要有吸附法、膜分离法、离子交换法等，但这些水处理除盐技术都存在着不同程度这样或那样的缺点，尚不能满足生产生活上对原水除盐后水质水量的需求。电吸附除盐技术是近年来发展起来的一种环保型的去除水中离子的技术，它是电化学理论与双电层理论二者结合的产物。电吸附技术的除盐过程不涉及电子的得失，其所需电流仅用于给吸附电极溶液界面的双电层充电，因而是一个低电耗过程。该除盐技术属于常压操作，具有工艺设备简单，能耗低，成本低，且其再生过程无需添加药剂，不产生二次污染的优点，但同时也存在着除盐率不高的不足，一般为60%～75%。离子交换法除盐是利用离子交换剂本身具有的可交换离子与水中带同种电荷的离子进行交换反应以达到除盐目的的方法，水处理中常用的离子交换剂是人工合成的离子交换树脂，其发挥主导作用的是可交换离子活性基团。离子交换反应具有可逆性，阴、阳离子交换树脂可通过交换吸附和再生实现循环利用。离子交换法是一种常规的除盐技术，技术成熟且出水纯度高，不过其缺陷是出水水质呈周期性波动。经过交换的阴、阳树脂失效后要用酸、碱化学溶液进行再生，其再生药剂利用率低，且有大量废酸废碱溶液的排放，对环境会产生二次污染。基于目前水处理除盐技术的研究状况可知：提高水的除盐率、降低水的处理能耗以及保证装置除盐与再生过程的环境友好对于水处理除盐技术的发展至关重要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的电吸附除盐率相对较低，离子交换法出水水质不稳定、再生药剂利用率低、产生的废液多等不足，提供了一种具有高效除盐功能、易于再生且环境友好的电吸附耦合离子交换除盐-再生装置。为了解决上述问题，本专利技术具体通过以下技术方案实现的：一种电吸附耦合离子交换除盐-再生装置，包括电吸附模块、离子交换模块和紧固模块；所述电吸附模块，包括导流室、直流稳压电源、电吸附模块阴、阳极，导流室内设有塑料导流网，使水流形成扰流，电吸附模块阴、阳极为一对复合电极，每一复合电极由钛板和其上固定的活性炭纤维组成，两复合电极的钛板与直流稳压电源正负极对应相连接；所述离子交换模块，包括阴离子交换室和阳离子交换室；阴、阳离子交换室放置于导流室两侧，阴离子交换室内装填阴离子交换树脂，该室另一侧为电吸附模块阳极，阳离子交换室内装填阳离子交换树脂，该室另一侧为电吸附模块阴极，两室内的树脂均由透水的多孔支撑材料进行固定；所述紧固模块，包括左、右端板；采用螺栓通过相互平行的左、右端板将位于两者之间的电吸附模块阴极、电吸附模块阳极、阴、阳离子交换室、导流室紧固密封后，经并排挤压组合形成上、下部内腔，下部内腔为进水槽，上部内腔为出水槽，左端板设有通入进水槽的进水管，右端板设有和出水槽相通的出水管。优选的，所述阴离子交换室、阳离子交换室和导流室均为板框式结构，阴、阳离子交换室的内框中填充相应的离子交换树脂后框内的上、下部均留有未填充的空白区域，导流室的内框中填充导流网后框内的上、下部也留有未填充的空白区域；电吸附模块阳极复合电极中的钛板下部开有进水槽口，该板上的活性炭纤维固定在进水槽口右侧的上方，另一钛板的上部开有出水槽口，该板上的活性炭纤维固定在出水槽口左侧的下方，采用螺栓通过左、右端板将两者之间的电吸附模块阴极、电吸附模块阳极、阴、阳离子交换室、导流室并排紧固密封，所述进水槽由上述进水槽口与阴、阳离子交换室矩形框内下部、导流室矩形框内下部的未填充空白区域并排挤压组合形成；所述出水槽由上述出水槽口和阴、阳离子交换室矩形框内上部、导流室矩形框内上部的未填充空白区域并排挤压组合形成。进一步的，所述的左端板与电吸附模块阳极之间、及右端板与电吸附模块阴极之间均夹设有橡胶密封圈。本专利技术所述的直流稳压电源带有变向开关，用于正负电极的倒换。本专利技术所述的多孔支撑材料，其筛网为200目。进一步的，在所述的阴、阳离子交换室板框内的阴、阳离子交换树脂的底端安装不透水板。本专利技术的另一目的在于提供一种上述装置进行电吸附耦合离子交换除盐-再生的方法，具体包括以下步骤：步骤（1）.电吸附耦合离子交换除盐：原水从进水管经进水槽流入导流室，继而使两复合电极之间的区域充满了含盐水；然后通过直流稳压电源通入直流电，控制操作电压为1.2～2.0V，在外加电场的作用下，原水中的阴离子向阳极迁移，其迁移过程中经过阴离子交换树脂并与之发生离子交换反应，部分透过树脂的阴离子被电吸附模块阳极的复合电极所吸附；原水中的阳离子向阴极迁移，其迁移过程中经过阳离子交换树脂并与之发生离子交换反应，部分透过树脂的阳离子被电吸附模块阴极的复合电极所吸附，原水经电吸附耦合离子交换除盐后通过出水槽从出水管流出；步骤（2）.对电吸附模块的两复合电极进行再生：除盐操作结束后，离子交换模块的阴、阳离子交换树脂失效且电吸附模块的复合电极吸附饱和，开始倒换两电极，保持步骤（1）的操作电压不变，从进水管继续通入原水，两复合电极上吸附的离子脱附并反向迁移，当阴、阳离子迁移到导流室时，被水流所带走，从而使两复合电极得到再生，再生产生的浓水从出水管导出；步骤（3）.对离子交换模块的阴、阳离子交换树脂进行再生：保持步骤（2）所述电吸附模块再生时的电极状态不变，将原水换为纯水经进水管通入，并在操作电压为20～35V的条件下利用纯水电解产生的H+、OH-对离子交换模块的阴、阳离子交换树脂进行再生。本专利技术可采用多个电吸附耦合离子交换除盐-再生装置并联或串联同时使用。与现有技术相比，本专利技术的效果在于：1.本专利技术通过紧固模块将电吸附模块和离子交换模块并排挤压组合在一起形成上、下部内腔进行进、出水，通过控制直流稳压电源的操作电压为1.2～2.0V，使电吸附模块和离子交换模块形成协同作用进行耦合高效除盐，不仅提高了除盐效率，且克服了离子交换树脂再生时需酸碱的弊端，本专利技术具有能耗低、环境友好等特点，适用于农村分散式苦咸水的处理。2.本专利技术通过将阴离子交换树脂、阳离子交换树脂按一定顺序填充到电吸附模块阴、阳电极之间的离子交换室内，即：阴离子交换树脂填充后靠近电吸附模块阳极，阳离子交换树脂填充后靠近电吸附模块阴极，一方面起到电吸附耦合离子交换高效除盐的作用，另一方面起到能使电吸附模块和离子交换模块依次再生的作用，除盐和再生效果明显。本专利技术操作方便，除盐和再生过程只消耗少量电能，运行费用低，经济效益良好，显示了广阔的应用前景。3.本专利技术采用带有变向开关的直流稳压电源，两复合电极进行再生时，仅通过倒换电极，在继续通入原水并控制操作电压为1.2～2.0V的条件下对电吸附模块的复合电极进行再生；然后改为通入纯水并在操作电压为20～35V的条件下对离子交换模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电吸附耦合离子交换除盐‑再生装置，其特征在于：包括电吸附模块、离子交换模块和紧固模块；所述电吸附模块，包括导流室（8）、直流稳压电源（21）、电吸附模块阴、阳极；导流室（8）内设有塑料导流网（9），使水流形成扰流，电吸附模块阴、阳极为一对复合电极，每一复合电极由钛板和其上固定的活性炭纤维组成，两复合电极的钛板与直流稳压电源（21）正负极对应相连接；所述离子交换模块，包括阴离子交换室（5）和阳离子交换室（10）；阴、阳离子交换室（5，10）放置于导流室（8）两侧，阴离子交换室（5）内装填阴离子交换树脂（6），该室另一侧为电吸附模块阳极，阳离子交换室（10）内装填阳离子交换树脂（11），该室另一侧为电吸附模块阴极，两室内的树脂均由透水的多孔支撑材料（7）进行固定；所述紧固模块，包括左、右端板（1，14）；采用螺栓（20）通过相互平行的左、右端板（1，14）将位于两者之间的电吸附模块阴极、电吸附模块阳极、阴、阳离子交换室（5，10）、导流室（8）紧固密封后，经并排挤压组合形成上、下部内腔，下部内腔为进水槽（17），上部内腔为出水槽（18），左端板（1）设有通入进水槽（17）的进水管（15），右端板（14）设有和出水槽（18）相通的出水管（16）。...

【技术特征摘要】
1.一种电吸附耦合离子交换除盐-再生装置，其特征在于：包括电吸附模块、离子交换模块和紧固模块；所述电吸附模块，包括导流室（8）、直流稳压电源（21）、电吸附模块阴、阳极；导流室（8）内设有塑料导流网（9），使水流形成扰流，电吸附模块阴、阳极为一对复合电极，每一复合电极由钛板和其上固定的活性炭纤维组成，两复合电极的钛板与直流稳压电源（21）正负极对应相连接；所述离子交换模块，包括阴离子交换室（5）和阳离子交换室（10）；阴、阳离子交换室（5，10）放置于导流室（8）两侧，阴离子交换室（5）内装填阴离子交换树脂（6），该室另一侧为电吸附模块阳极，阳离子交换室（10）内装填阳离子交换树脂（11），该室另一侧为电吸附模块阴极，两室内的树脂均由透水的多孔支撑材料（7）进行固定；所述紧固模块，包括左、右端板（1，14）；采用螺栓（20）通过相互平行的左、右端板（1，14）将位于两者之间的电吸附模块阴极、电吸附模块阳极、阴、阳离子交换室（5，10）、导流室（8）紧固密封后，经并排挤压组合形成上、下部内腔，下部内腔为进水槽（17），上部内腔为出水槽（18），左端板（1）设有通入进水槽（17）的进水管（15），右端板（14）设有和出水槽（18）相通的出水管（16）。2.如权利要求1所述的一种电吸附耦合离子交换除盐-再生装置，其特征在于：所述阴离子交换室（5）、阳离子交换室（10）和导流室（8）均为板框式结构，阴、阳离子交换室（5，10）的内框中填充相应的离子交换树脂后框内的上、下部均留有未填充的空白区域，导流室（8）的内框中填充导流网（9）后框内的上、下部也留有未填充的空白区域；电吸附模块阳极复合电极中的钛板下部开有进水槽口，该板上的活性炭纤维固定在进水槽口右侧的上方，另一钛板的上部开有出水槽口，该板上的活性炭纤维固定在出水槽口左侧的下方，采用螺栓（20）通过左、右端板（1，14）将两者之间的电吸附模块阴极、电吸附模块阳极、阴、阳离子交换室（5，10）、导流室（8）并排紧固密封，所述进水槽（17）由上述进水槽口与阴、阳离子交换室（5，10）矩形框内下部、导流室（8）矩形框内下部的未填充空白区域并排挤压组合形成；所述出水槽（18）由上述出水槽口和阴、阳离子交换室（5，10）矩形框内上部、导流室（8）矩形框内上部的未填充空白区域并排挤压组合形成。3.如权利要求1或2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：武福平，李锡锋，骆青虎，张国珍，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62