一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于膜分离及应用技术领域，具体是一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置及方法。装置为电源、阴极室、阳极室及膜单元；其中，电源的负极与阴极室相连、正极与阳极室相连，两极室之间即为膜单元；膜单元由阴、阳离子交换膜组成。本发明专利技术创新性地将电化学装置用于压力膜的预处理，可使原水中的细小胶体及微粒凝聚成易于沉降去除的大粒径聚集体，同时有效降低渗透压，在不易堵膜的同时减轻浓差极化现象，实现有机物和无机盐的协同去除，从而增加压力膜的通量。增加压力膜的通量。增加压力膜的通量。

【技术实现步骤摘要】
一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置及方法


[0001]本专利技术属于膜分离及应用
，具体是一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置及方法。

技术介绍

[0002]压力驱动膜是指在传质过程中，以压力为推动力，使大分子物质被截留而小分子通过膜孔，实现浓缩、纯化、分离、富集为目的的选择透过性膜。压力驱动膜按照压力从大到小排列依次可分为反渗透膜(RO)、纳滤膜(NF)、超滤膜(UF)和微滤膜(MF)，但它们并无明显的压力界限。工业上常用压力膜从废水中回收有价值的物质，如从高盐废水中回收盐、从大豆乳清中回收乳清蛋白、从造纸废水中回收木质素等，从而达到节能减排的目的。
[0003]目前，膜污染、结垢、浓差极化等已成为压力膜应用过程中主要的阻碍。溶液中粒径较大的生物质、有机物等会堆积在膜表面造成膜污染，但这种膜污染可通过膜清洗得到缓解。而溶液中粒径较小的胶体或微粒会阻塞膜孔或在膜表面形成更致密的凝胶层，造成不可逆膜污染，损失更加严重。此外，若溶液盐浓度过高则会增加其渗透压，加剧浓差极化现象，使膜的通量下降，寿命降低。故必须想办法除去或减少这些易堵膜的胶体或微粒，减少不可逆膜污染；同时应尽可能降低盐浓度，减缓浓差极化现象。
[0004]为了减轻压力膜污染及浓差极化等现象，人们先后研究出了进料液预处理、工艺条件优化和膜清洗等方法。虽然这些方法可以有效地减缓膜污染，但仍极大地缩短了膜的使用寿命。因此，现在急需一种新型有效的压力膜抗污染及增加通量的装置及方法。

技术实现思路

[0005]鉴于以上
技术介绍
，本专利技术提供了一种提高压力膜抗污染及增加通量的装置及净化预处理方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置，装置由电源
⑴
、阴极室
⑵
、阳极室
⑶
及膜单元
⑷
组成；其中，电源两极连接极板，两极板之间由离子交换膜分隔形成阴极室、至少一个膜单元和阳极室；各极室分别与对应极性电极相邻，每个膜单元由阴、阳离子交换膜组成。
[0008]所述每个膜单元由阴阳离子交换膜交替设置，使膜单元中由交换膜分隔成进料室和浓缩室。
[0009]所述膜单元为多个时，以单个膜单元为基础，按照阴阳离子交换膜间隔设置的形式组装形成多个膜单元。
[0010]即，当膜单元为多个时装置为阴极室
‑
多个(进料室
‑
浓缩室)
…‑
阳极室。
[0011]所述膜单元没有固定的膜搭配，可由阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜组成一种搭配，也可由阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜组成一种搭配；若改变膜的搭配，则进料室和浓缩室位置随之改变。
[0012]上述装置中膜单元中，根据待处理样品中含有的离子，匹配相应离子交换膜，形成进料室和浓缩室；通常，负极相邻的腔室为阴极室，正极相邻的腔室为阳极室，阴极室相邻的腔室进料液为进料室，依次相邻的腔室为浓缩室。
[0013]所述阴、阳离子交换膜可以是各种材质的离子交换膜。
[0014]所述压力膜为各种材质的微滤膜、超滤膜、纳滤膜或者反渗透膜，以及其膜组件。
[0015]一种采用所述装置进行提高压力膜抗污染及增加通量的预处理方法，将待处理样品注入所述装置内的进料室，并将电解液注入浓缩室，在电场的作用下，样品中离子通过膜单元中交替设置的离子交换膜进行迁移，使样品的浓度和pH改变，通过改变的浓度和pH的作用进一步将样品中细小胶体及荷电微粒发生聚集，形成大粒径聚集体，降低对后续处理时压力膜的污染和浓差极化现象，同时实现对样品净化。
[0016]所述待处理样品为含细小胶体和/或细小微粒物质的各环境的污染液体。
[0017]所述浓缩室中添加电解液，电解液为具有电导率的单价、多价盐或混盐溶液，组成一般与待处理样品中的主要组成一致，例如NaCl,Na2SO4,MgCl2等。
[0018]所述极室中添加电解液，电解液为具有电导率的单价、多价盐或混盐溶液，常用Na2SO4、NaCl。
[0019]所述待处理样品中除细小胶体外还常含有一种或多种电解质，即还含有Na
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、NH
4+
、Cl
‑
、SO
42
‑
等至少两种阴阳离子。
[0020]所述待处理样品中除细小胶体外还含有多种电解质时，浓缩室电解液一般为NaCl水溶液，极室电解液一般为Na2SO4水溶液，膜单元设置为阴阳膜交替排列，但紧邻阴阳极板的离子膜均为阳膜；
[0021]所述待处理样品中除细小胶体外主要为Na2SO4电解质，浓缩室和极室电解液均为Na2SO4水溶液，膜单元设置为阴阳膜交替排列。紧邻阴阳极板的离子膜可以是阳膜，也可以是阴膜。(含有的电解质阳离子放电顺序低于H+，阴离子放电顺序低于OH
‑
，且电解质组成较单一，紧邻极板的膜可以是阴膜)。
[0022]一种所述的方法的应用，所述方法在水处理、污水处理和物料分离中的预处理中的应用。
[0023]上述装置和方法可以应用在水处理、污水处理和物料分离领域，如水机净化、高盐高COD废水处理、产品浓缩等过程，也可以利用盐差发电等领域。
[0024]本专利技术有如下优点：
[0025]本专利技术创新性地将广泛应用于去除水中的离子对海水淡化，工业废水脱盐的电渗析电化学装置用于污水处理中预处理装置，进而为后续污水处理过程中的压力膜的预处理，采用本专利技术的方法利用通过电渗析使待处理样品中的细小胶体及微粒凝聚成不易堵膜的大粒径聚集体，提前沉降或过滤掉，同时脱除大部分盐，降低后续压力膜过程的渗透压，有效降低压力膜膜污染及浓差极化现象，并增加其通量。本专利技术能有效降低压力膜的膜污染及浓差极化现象并增加其通量，有效增加膜的使用寿命，故在工业上有巨大的应用前景。
附图说明
[0026]图1A为本专利技术实施例提供的基本装置图，膜组数为1组，1.电源、2.阴极室、3.阳极室、4.膜单元。
[0027]图1B为本专利技术实施例提供的基本装置图，膜组数为2组，1.电源、2.阴极室、3.阳极室、4.膜单元。
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的牛乳清白蛋白细小胶体和微粒聚集情况示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例2提供的二氧化硅细小胶体和微粒聚集情况示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图和实例，对本专利技术的技术方案进行详细解释。显而易见，所附图和描述的实例仅仅是一部分，本专利技术要求保护的范围也并不局限于实施例，所涉及的应用也并不局限于以下实施例。
[0031]本专利技术提高压力膜抗污染及增加通量装置为电化学装置，利用其实现对待处理样品的预处理，进而提高压力膜抗污染能力及通量，可使待处理样品中的细小胶体及微粒凝聚成易于沉降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置，其特征在于：装置由电源
⑴
、阴极室
⑵
、阳极室
⑶
及膜单元
⑷
组成；其中，电源两极连接极板，两极板之间由离子交换膜分隔形成阴极室、至少一个膜单元和阳极室；各极室分别与对应极性电极相邻，每个膜单元由阴、阳离子交换膜组成。2.按权利要求1所述的一种提高压力膜抗污染及增加通量的预处理装置，其特征在于：所述每个膜单元由阴阳离子交换膜交替设置，使膜单元中由交换膜分隔成进料室和浓缩室。3.按权利要求1或2所述提高压力膜抗污染及增加通量的装置，其特征在于：所述膜单元为多个时，以单个膜单元为基础，按照阴阳离子交换膜间隔设置的形式组装形成多个膜单元。4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，路文静，林勇，李国亮，周贵忠，谭明，
申请(专利权)人：烟台金正环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：