本发明专利技术涉及一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，适用于FCDI反应器处理水量的提升及反应器规模的扩大。该装置包括主体装置与配件，主体装置包括终端固定板、终端集流器、离子交换膜、隔网、内嵌式集流器，配件包括硅胶垫圈、硅胶管、螺杆。本发明专利技术通过内嵌式集流器的使用，可将传统单腔室FCDI反应器分为多个连续的独立单元，每个单元均为一个完整的FCDI反应器，且相邻两个单元共用一个集流器，节省了反应器搭建成本，经济性能较强。
【技术实现步骤摘要】
一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置
本专利技术属于环境
，涉及水处理，特别涉及一种一体化堆叠式流动电极电容去离子(FCDI，flowelectrodecapacitivedeionization)装置。
技术介绍
FCDI技术是近年来新兴的一种电化学技术，主要利用电容的作用，使进水中的带电离子定向迁移至电极室内，吸附在电极材料表面的双电层结构中，以此实现对进水中带电离子的去除。相对于传统固定电极电容去离子(CDI)技术来说，FCDI技术使用流动电极悬浊液代替传统的固定电极，大幅度提升了反应器的吸附性能。FCDI技术起源于上世纪60年代，主要用于海水/苦咸水脱盐领域，近年来由于其具有低耗、高效、无二次污染等优势，研究热度不断上升，应用领域也逐渐拓宽，成功应用于饮用水深度处理、工业废水处理、生活污水资源回收等领域。平板式FCDI反应器，是目前最常用的反应器构型，其在平板型集流器上蚀刻流道，形成电极室，电极悬浊液在其中流动；离子交换膜安装在集流器内侧，同时起到离子选择性透过及分隔电极室与进水腔室的作用。待处理废水在进水腔室内流过，通过隔网的作用均匀分布在整个腔室内，避免短流现象的出现。在平板型的FCDI反应器内，为缩短带电离子定向迁移距离，进水腔室的厚度通常控制在10mm以下，由此导致的反应器处理能力较小，针对待处理水量巨大的海水、城市污水、工业废水等来说，如何有效提升反应器的处理能力，扩大反应器规模，同时保证反应器的高效运行，是近年来研究的热点问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，解决传统FCDI反应器处理规模有限制的问题，本专利技术的目的在于提供一种方便操作、易于调控的一体化堆叠式流动电极电容去离子(FCDI)装置，基于传统平板式构型FCDI反应器，通过内嵌式集流器的使用，将反应器内部分隔为多个独立的单元，每一单元内均能完成电容去离子过程，且相邻单元可共用同一个集流器。既保留的传统平板式构型FCDI反应器离子迁移路径短、吸附速率快的优势，又实现了反应器处理规模的扩大，能够根据实际处理需求，调节内嵌式集流器的数量，具有更高的反应灵活性，对工艺整体效率的提升及运行成本的控制具有重要意义，适用于FCDI反应器处理水量的提升及处理规模的扩大。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，包括平行相对的左侧终端固定板11和右侧终端固定板12，在左侧终端固定板11的右侧面设置左侧终端集流器21，右侧终端固定板12的左侧面设置右侧终端集流器22，左侧终端集流器21的右侧面和右侧终端集流器22的左侧面分别紧贴设置有阳离子交换膜41和阴离子交换膜42或者阴离子交换膜42和阳离子交换膜41，在阳离子交换膜41和阴离子交换膜42之间设置环形的硅胶垫圈5，利用硅胶垫圈5的厚度，在其环形空间内形成进水腔室，各终端固定板、各集流器和各离子交换膜上开设进水口和出水口，并穿入硅胶管分别与各进水腔室形成进出水回路。进一步地，在左侧终端集流器21和右侧终端固定板12之间均匀间隔布置若干内嵌式集流器3，各相邻集流器之间具有空间间隔，各内嵌式集流器3的两侧面均紧贴设置有阳离子交换膜41或者阴离子交换膜42，在每个空间间隔内，阳离子交换膜41和阴离子交换膜42相对布置，形成一对离子交换膜，在每对离子交换膜之间设置环形的硅胶垫圈5。进一步地，各集流器紧贴离子交换膜的侧面均蚀刻有回转形的电极液流道，各终端固定板和各集流器上开设电极液流入口和电极液流出口，并穿入硅胶管分别与各电极液流道形成进出电极液回路。进一步地，所述进水口和出水口位于各终端固定板、各集流器和各离子交换膜的两个对角，所述电极液流入口和电极液流出口位于各终端固定板和各集流器的另外两个对角。进一步地，所述回转形的电极液流道在回转处采用半圆形连接通道。进一步地，所述进出水回路中，在进水腔室内的水流方向为上向流，电极液回路中，在电极液流道内的电极液流动方向为上向流。进一步地，所述硅胶垫圈5的环形空间内设置有与离子交换膜平行的隔网6，隔网6的外边沿连接在硅胶垫圈5的内边沿。进一步地，所述隔网6的面积大于等于离子交换膜与电极室的有效接触面积。进一步地，所述硅胶垫圈5的外轮廓与阳离子交换膜41和阴离子交换膜42一致，紧贴阳离子交换膜41和阴离子交换膜42设置，内部的环形空间形成进水腔室。本专利技术中，利用螺杆将各终端固定板、各集流器、各离子交换膜和各硅胶垫圈5固定。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过内嵌式集流器的使用，扩大了反应器的处理规模，以类似膜堆形式横向扩展反应器处理能力。本专利技术相邻的单元可共用同一个集流器，而集流器价格昂贵，是反应器建造成本中的主要部分，通过内嵌式集流器的使用，大幅度降低反应器建造成本，为商业化推广应用奠定基础。本专利技术内嵌式集流器数量可根据实际处理需求灵活调控，以模块化形式发展，相邻单元相互独立，互不影响，便于在实际操作中的调节与控制。附图说明图1是本专利技术结构示意图(省略内嵌式集流器)。图2是本专利技术剖面示意图(包含内嵌式集流器)。图3是本专利技术终端固定板的平面示意图。图4是本专利技术终端集流器正视图。图5是图4中A-A剖视图。图6是图4中B-B剖视图。图7是本专利技术终端集流器三维视图。图8是本专利技术内嵌式集流器三维视图。图9是两单元FCDI反应器处理效果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。实施例1如图1所示，一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，包括主体装置与配件，主体装置包括：终端固定板、终端集流器、离子交换膜等，配件包括硅胶垫圈、硅胶管、螺杆等。其中，终端固定板包括平行相对的左侧终端固定板11和右侧终端固定板12。终端集流器包括设置在左侧终端固定板11右侧面的左侧终端集流器21和设置在右侧终端固定板12左侧面的右侧终端集流器22。离子交换膜包括紧贴设置在左侧终端集流器21右侧面的阳离子交换膜41和紧贴设置在右侧终端集流器22左侧面的阴离子交换膜42。本领域技术人员应该知晓，阳离子交换膜41和阴离子交换膜42的位置可以互换。硅胶垫圈5为环形，外轮廓与阳离子交换膜41和阴离子交换膜42一致，紧贴设置在阳离子交换膜41和阴离子交换膜42之间，利用硅胶垫圈5的厚度，在其环形空间内形成进水腔室。也可在离子交换膜与集流器侧面之间增设硅胶垫圈5。其中可在硅胶垫圈5的环形空间内设置与离子交换膜平行的隔网6，隔网6的外边沿连接在硅胶垫圈5的内边沿，隔网6的孔径1mm左右，面积大于等于离子交换膜与电极室的有效接触面积，起到均匀部水、防止短流的作用。各终端固定板、各集流器和各离子交换膜上开设进水口和出水口，并穿入硅胶管分别与各进水腔室形成进出水回路。本专利技术离子交换膜为普通商业离子交换膜，同时起到离子选择性透过与分离进水与电极液的作用。终端固定板的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，其特征在于，包括平行相对的左侧终端固定板(11)和右侧终端固定板(12)，在左侧终端固定板(11)的右侧面设置左侧终端集流器(21)，右侧终端固定板(12)的左侧面设置右侧终端集流器(22)，左侧终端集流器(21)的右侧面和右侧终端集流器(22)的左侧面分别紧贴设置有阳离子交换膜(41)和阴离子交换膜(42)或者阴离子交换膜(42)和阳离子交换膜(41)，在阳离子交换膜(41)和阴离子交换膜(42)之间设置环形的硅胶垫圈(5)，利用硅胶垫圈(5)的厚度，在其环形空间内形成进水腔室，各终端固定板、各集流器和各离子交换膜上开设进水口和出水口，并穿入硅胶管分别与各进水腔室形成进出水回路。/n
【技术特征摘要】
1.一种一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，其特征在于，包括平行相对的左侧终端固定板(11)和右侧终端固定板(12)，在左侧终端固定板(11)的右侧面设置左侧终端集流器(21)，右侧终端固定板(12)的左侧面设置右侧终端集流器(22)，左侧终端集流器(21)的右侧面和右侧终端集流器(22)的左侧面分别紧贴设置有阳离子交换膜(41)和阴离子交换膜(42)或者阴离子交换膜(42)和阳离子交换膜(41)，在阳离子交换膜(41)和阴离子交换膜(42)之间设置环形的硅胶垫圈(5)，利用硅胶垫圈(5)的厚度，在其环形空间内形成进水腔室，各终端固定板、各集流器和各离子交换膜上开设进水口和出水口，并穿入硅胶管分别与各进水腔室形成进出水回路。
2.根据权利要求1所述一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，其特征在于，在左侧终端集流器(21)和右侧终端固定板(12)之间均匀间隔布置若干内嵌式集流器(3)，各相邻集流器之间具有空间间隔，各内嵌式集流器(3)的两侧面均紧贴设置有阳离子交换膜(41)或者阴离子交换膜(42)，在每个空间间隔内，阳离子交换膜(41)和阴离子交换膜(42)相对布置，形成一对离子交换膜，在每对离子交换膜之间设置环形的硅胶垫圈(5)。
3.根据权利要求1或2所述一体化堆叠式流动电极电容去离子装置，其特征在于，各集流器紧贴离子交换膜的侧面均蚀刻有回转形的电极液流道，各终端固定板和各集流器上开设电极液流入口和电极液流出口，并穿入硅胶管分别与各电极液流道形成进出电极液回路。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王凯军，房阔，何文妍，彭飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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