本发明专利技术提供一种可实现能量回收的低能耗海水电脱盐装置及方法。该电脱盐装置是由集电阴极，活性炭阴极，可透分离介质，活性炭阳极，集电阳极构成。其特点是采用活性炭电极双电层吸附，形成超级电容的结构特性。在充电与脱盐过程中，离子或带电荷的粒子将吸附富集于该电脱盐装置中的活性炭电极，而装置的内腔可回收净化后的水或淡水；在放电与电极再生的过程中，离子或带电荷的粒子从活性炭电极上解吸，回到溶液体系中，得到的浓盐水可用于回收苦咸水或海水中的盐。该电脱盐装置可用于海水或苦咸水淡化，或含离子废水的净化与金属回收；本发明专利技术能使海水或苦咸水淡化至至Ｃｌ↑［－］≤３０ｐｐｍ的淡水，处理水的运行成本≤１元／吨。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种新型的可实现能量回收的低能耗海水电脱盐装置以及采用 该装置进行海水脱盐的方法，该电脱盐装置可用于海水或苦咸水淡化，或含离 子废水的净化与金属回收。
技术介绍
目前国内外常用的除盐方法，主要釆用蒸馏法，电渗析，离子交换，多层 闪蒸，反渗透等。对于海水或苦咸水淡化多釆用后两种方法。上述方法中，电 渗析的优点在于操作方便，适合处理高含盐的水，属粗除盐设备，缺点在于水耗和电耗较大，且其进水要求较高；离子交换用填充床或混床，属传统工艺， 优点在于设备投资较低，缺点在于运行成本高，需要化学再生造成二次污染或 需要二次净化，对搡作人员要求稍高， 一般处理含盐浓度不高的废水；反渗透 (R0膜法)，在中国市场上仅十年左右，如新近公开的200710017966.6号专利 申请，就是釆用反渗透膜及装置进行脱盐的处理工艺，将海水通过自清洗过滤 器，至超滤装置中进行预处理，经增压过滤去除反渗透系统进水中可能存在的 微小颗粒，再提升反渗透装置进水压力，进行脱盐处理；该方法优点在于自动 化程度高，吨处理成本4.02元/呻，去除率高于电渗析，操作方便；缺点在于 投资较大，虽然运行成本较电渗析低，但仍然高达4一5度电/呻水，且对进水 要求较高，需除去大于l微米的所有颗粒；同时得水率较低，每2至3吨原水 才能制备1至2吨淡水。由于全球淡水的日趋紧张，进一步降低海水或内陆苦 咸水淡化的成本，已成为世界许多国家研究的热点和难点。
技术实现思路
为解决上述技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种低成本，低能耗， 无二次污染的海水或内陆苦咸水淡化用的海水电脱盐装置和技术。该技术包括 了设备的构造和技术控制参数。本技术同样适用于回收苦咸水或海水中的盐， 或金属矿废水中的金属离子，或用于净化一些含有带电粒子的废水。为实现上述目的，本专利技术提供一种新型的可实现能量回收的低能耗的海水 电脱盐装置。该电脱盐装置是利用活性炭电极独特的双电层吸附特性，形成了 超级电容的结构特性，在充电与脱盐过程中，离子或带电荷的粒子将吸附富集 于该电脱盐装置中的活性炭电极上，回收净化后的水或淡水。在放电与电极再 生的过程中，离子或带电荷的粒子从活性炭电极上解吸出来，回到溶液体系中，得到浓盐水。本专利技术装置包括阴阳集电极、活性炭阴阳电极、入 水口、淡水出口 和浓缩液出口 ,其特征是在电绝缘脱盐容器内设 置由集电阴极活性炭阴极组成的阴极板以及由活性炭阳极集电极 阳极组成的阳极板，在阴极板与阳极板之间布设可透分离介质，阴阳集电极 分别与电源正负极相联接。本专利技术装置的阴极板和阳极板为各自紧密接触的叠合体，集电阴极与活 性炭阴极之间以导电接触层叠配置；活性炭阴极与可透分离介质之间以紧 密接触层叠配置；可透分离介质、活性炭阳极和集电阳极依次按层叠接 触配置；阴阳集电极分别与直流电源的正极、负极相联接。集电极可以是紫铜、 钛、导电聚合物、石墨或任何可耐受使用环境的金属或非金属材料制成，在金 属集电极上以导电良好的方式连接并紧密固定一块相同尺寸的特制活性炭电 极，即作为活性炭阴极和阳极使用的是比表面积为1000 ~ 3000m2/g的专用电极 活性炭。可透分离介质为有机树脂类离子透膜或无机分离介质，有偏聚四氟乙 烯、醋酸纤维膜、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯、聚丙烯类有机树脂膜，无机分离 介质为各种普通活性炭，如竹炭、汽油吸附炭、食糖炭，其比表面积应《1000mVg， 作分离介质用的活性炭占两电极板之间容积的30~50%。叠合在集电极上的炭电 极之间布设离子透膜或无机活性炭分离介质，使得在充电的过程中帮助分离带 电离子或粒子。本专利技术装置的结构还设计为与绝缘容器成一体在其端部带有集水槽容 器两端的内上方固定有支撑块，使装在阴极板与阳极板顶部的电极板架 带动极板在支撑块上作平行移动，在集水槽端支撑块之间的内壁上开 有进水口 ,容器另一端下部的两边与中部分别开有浓缩水出口 及淡水出 口。该装置的入水管、淡水出口和浓缩液出口均与布孔水管相连通，以保证 水流均匀；入水管除顶部其周边布有水孔，位于容器中部的净水管周围均有布水孔，位于电极板下方的浓缩液收水管靠电极一侧带有布水孔。采用本专利技术装置进行海水电脱盐的方法如下a) 将海水或内陆咸水经入水口通入绝缘容器中，通入及流出流速按净化淡 水中的离子浓度或出水的水质要求控制；b) 将电压调至使水中阴、阳离子分离，以不进行电解反应为准，电压根据 两极板之间的距离和分离介质的种类进行调整；c) 当活性炭电极吸附离子达到饱合或预先设定的饱合值时，将阴、阳极反 向连接，同时继续通入源水再生炭电极，使被吸附的离子被完全解吸，得到盐 的浓缩液作盐化产品使用；d) 电极吸附充电储存的电能在解吸时得到>90°/。的回收。本专利技术方法可用于处理污水中带电荷有机或无机物质的分离、咸水淡化或 金属矿的废水处理，如果应用于污水处理，则浓缩液中的污染物成份需要进一 步深度处理(此时污水浓度已大大提高，待处理水量已大大减少)才可以排放。本专利技术与现有技术相比具有以下显著效果1、 能使海水或苦咸水淡化至Cl一 <30 ppm的淡水。若为内陆苦咸水，则 其特定的盐浓度小于国家饮用淡水标准。2、 处理水的运行成本 < l元/口屯。3、 与反渗透法和电渗析法相比，能耗和投资显著下降，同时省去清洗膜 与电极的各种化学药剂。4、 避免使用高电压时产生的电解反应，不产生氯气污染或氢气的易燃危险。具体实施方式 结合附图对本专利技术作如下说明1、脱盐容器是用塑料板制造一个长方型的盒子作电极槽长60cm;宽30cm; 高20cm;其中盒子的体积可大可小；长、宽、高尺寸的确定，可根据处理水量 的多少而做调整。其材质为对电绝缘的各种塑料、石材、或在金属材质上涂敷 绝缘层即可。参见附图，紧靠绝缘脱盐容器7的端部与其成一体带有集水槽9,待处理海水首先经过一根布水管进入集水槽9,管的下侧有布水孔，孔的直径与淡水 出水流量相匹配，以利于咸水的均勻流入，海水由集水槽9通过隔壁上的进水口 4进入电极槽脱盐容器内。在容器两端的内上方固定有支撑块8,装在两个 阴阳电极板上的电极板架1置于支撑块8上沿，使电极板架1带动阴极板和阳 极板在支撑块上作平行移动，来调整两块极板的间距；在容器另一端下部的两 边与中部分别开有浓缩水出口 6及淡水出口 5，淡水出口 5与浓缩水出口 6均 与布孔水管相连通，位于容器中部的净水管周围均有布水孔，位于电极板下方 的浓缩液管靠电极一侧带布水孔。2、 在长方型盒子的两边内侧各桂一块长58cm (可以是小块的组盒，各块 之间用金属连接)、厚lcm、高19cm的导电良好的石墨集电极。在集电极上以 导电良好的方式连接并紧密固定一块相同尺寸的特制活性炭电极，使其与炭电 极之间具有良好的导电性能，该炭电极专用活性炭的比表面积为1000 ~ 3000 m7g。3、 位于容器内侧的两块极板分别作阴极板和阳极板，阴极板中的集电阴 极2与活性炭阴极2a之间以导电接触层叠配置；活性炭阴极2a与可透分离介 质之间以紧密接触层叠配置；可透分离介质、活性炭阳极3a和集电阳极3依次 按层叠接触配置。集电阴极与直流电源的正极连接，集电阳极与电源负极相连 接。4、 在盒子中间设置离子可透过性薄膜偏聚四氟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种海水电脱盐装置，该装置包括阴阳集电极［２、３］、活性炭阴阳电极［２ａ３ａ］、入水口［４］、淡水出口［５］和浓缩液出口［６］，其特征是在电绝缘脱盐容器［７］内设置由集电阴极［２］活性炭阴极［２ａ］组成的阴极板以及由活性炭阳极［３ａ］集电极阳极［３］组成的阳极板，在阴极板与阳极板之间布设可透分离介质，阴阳集电极分别与电源正负极相联接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：古可隆，李国臣，李国君，
申请(专利权)人：朝阳森塬活性炭有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]
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