多层布水道电去离子膜堆制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多层布水道电去离子膜堆，包括将数个膜对夹设其间的电极板，所述膜对包括依次叠设的阳离子交换膜、淡室隔板、阴离子交换膜和浓室隔板，淡室隔板包括形成布水道区域和填充区域的隔板主体，填充区域内设置有填充结构，布水道区域内设置有形成多层暗道式流道的多层布水道。本实用新型专利技术通过设置多层布水道，将较厚淡室隔板的布水道区域分成数个水流通道，既可防止所填充的离子交换材料的泄漏，又可最大限度地提供较宽的水流通道。水流通道变宽一方面可降低进水阻力，降低对外界提供水压力的要求，降低工作能耗，另一方面使进入填充区域的水流均匀分布，膜堆内部压降均匀，降低了防泄漏、防内窜及密封的设计难度，提高产水质量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种对初级纯水进行深度脱盐的电去离子膜堆，特别是一种多层布水道电去离子膜堆。
技术介绍
电去离子(Electrodeionization，简称EDI)是当今对初级纯水进行深度脱盐的 新技术，将电渗析与离子交换有机结合，借助离子交换树脂的离子交换作用与阴离子、阳离 子交换膜对阴离子、阳离子的选择性透过作用，在直流电场的作用下，实现离子定向迁移， 从而完成水的深度脱盐。 在电去离子过程中，离子交换、离子传递及离子交换树脂的电再生相伴发生，犹如 一个边工作边再生的混床离子交换柱，可以连续不断地制取纯水、高纯水。由于不需酸碱再 生树脂，因此无环境污染，是一种清洁生产技术，已在医药、电子、电力、生物技术等领域得 到广泛应用。电去离子膜堆是该技术在水处理中实际应用的体现，主要由淡室隔板、浓室隔 板、阳离子交换膜、阴离子交换膜和电极板等部件组成，其中淡室隔板是电去离子膜堆的核 心部件，其结构好坏直接影响电去离子膜堆的性能。 电去离子技术的实用化是从20世纪80年代末开始的，其研究与开发大体上经历 三个发展阶段。 早期(20世纪80年代末)的淡室隔板通常采用厚度为1. 5mm 3. 2mm的薄隔板， 如美国专利US4632745、4747929等，填充混床离子交换树脂，而浓室隔板的厚度为lmm，填 充非导电隔网，以反渗透产水作进水，分成三股，分别进入电去离子膜堆的淡室、浓室和极 室，膜堆产水电阻率可以达到15MQ cm以上，具有膜堆操作电压小、电流大的特点，高纯 水工艺简单，操作容易，被称为第一代产品。20世纪90年代中期，淡室隔板逐渐采用厚度 为8mm 10mm的厚隔板，填充混床离子交换树脂，而浓室隔板中填充非导电隔网或离子交 换树脂，膜堆产水电阻率可以达到17MQ cm以上，但存在膜堆电阻较大、操作电压较高的 缺点，被称为第二代产品。在实际操作过程中，第二代产品经常采取浓水循环方法，并且在 浓水中加盐来提高浓水的电导率，降低膜堆电阻，提高操作电流，为此，浓水部分自成系统， 需要配备较多的动力元件和控制元件，因此工艺复杂，水耗、能耗都有所增加。20世纪末以 来出现了第三代产品，其主要特点是(l)采用厚的淡室隔板(厚度为8mm 10mm)和浓 室隔板(厚度为3mm 4. 5mm)，主要目的是节省离子交换膜的用量，提高填充效率和效果； (2)采取双层O形圈密封的淡室隔板结构设计，提高了膜堆的操作压力，操作压力可以达 到O. 7MPa，增加了膜堆的可靠性；(3)通过选用阴、阳离子交换材料和离子交换膜，如强酸、 强碱、弱酸、弱碱等树脂，合理组合，满足不同需要；(4)采取将阴、阳离子交换材料分层填 充方式，即在填充时，在某一床层中只填充同性的离子交换材料，而不是混床方式填充，目 的是为了提高离子迁移的有效途径，提高对弱解离物质的去除能力；(5)浓水不加盐、不单 独循环，节省设备投资，减少运行成本；(6)膜堆采取多级多段方式组装，防止膜堆内部结 垢，提高对弱解离物质的去除能力。据文献报道，第三代电去离子膜堆产水电阻率可以达到 目前，虽然第三代产品普遍采用厚型的淡室隔板(厚度为6mm 12. 5mm)，但尚无 对厚型淡室隔板布水道专门的设计。如美国专利US6284114和中国专利ZL200620052181. 3 公开的技术方案，为了防止所填充的离子交换材料的泄漏，布水道结构依然沿用了薄型淡 室隔板的布水道设计，即水由单层布水道进入隔板填充区域。由于流道较小，且较为集中， 而厚隔板的进水量较大，因此现有技术的电去离子膜堆存在多方面的技术缺陷，具体体现 在 (1)由于流道小，而厚隔板的进水量较大，因而造成膜堆进水阻力较大，需要外界 提供的水压力较大，耗能较高； (2)由于外界水压力较大，水进入填充区域时水流分布集中，水流冲击不仅使树脂 填充密度不均匀，而且会导致电流密度不均以及膜的塌陷； (3)外界较大的水压力还会破坏膜堆的密封性，密封性降低导致膜堆内部窜水，降 低产水质量，对膜堆的防泄漏、防内部窜水都提出了更高的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多层布水道电去离子膜堆，有效解决现有布水道结构存在进水阻力大和水流分布集中等技术缺陷，既有效防止所填充的离子交换材料的泄 漏，又最大限度地提供较宽的水流通道，具有进水阻力小、水流分布更为均匀等优点。 为了实现上述目的，本技术提供了一种多层布水道电去离子膜堆，包括将数个膜对夹设其间的电极板，所述膜对包括依次叠设的阳离子交换膜、淡室隔板、阴离子交换 膜和浓室隔板，所述淡室隔板包括形成布水道区域和填充区域的隔板主体，所述填充区域内设置有填充结构，所述布水道区域内设置有形成多层暗道式流道的多层布水道。 所述多层布水道包括数个叠设的布水道盖板，所述布水道盖板表面间隔设置数个布水道凸台，相邻布水道凸台之间形成作为间断暗道式流道的布水道凹槽。 所述布水道盖板为2 8个。 第一层布水道盖板上的布水道凸台与隔板主体上的布水道底板贴合，布水道底板与布水道凹槽形成间隙小于离子交换树脂颗粒粒径的间断暗道式流道，第二层布水道盖板上的布水道凸台与第一层布水道盖板的上表面贴合，第一层布水道盖板的上表面与第二层布水道凹槽形成间隙小于离子交换树脂颗粒粒径的间断暗道式流道，依次类推，最上层布水道盖板的上表面与淡室隔板主体的表面平齐。所述布水道凹槽的深度为0. lmm 0. 3mm。 所述布水道盖板上设置有数个防止布水道盖板塌陷的支撑凸台，所述布水道盖板 的边缘设置有起密封和增加刚度作用的凸起边缘。进一步地，所述支撑凸台、凸起边缘和布 水道凸台的上表面齐平。 所述隔板主体和布水道盖板为聚丙烯制品，或添加醋酸乙烯的聚丙烯制品。在上述技术发展基础上，所述淡室隔板的厚度为6mm 20mm。 所述填充结构为数个平行的肋条。 本技术提出了一种多层布水道电去离子膜堆，通过设置多层布水道，将较厚 淡室隔板的布水道区域分成数个水流通道，既可以防止所填充的离子交换材料的泄漏，又4可以最大限度地提供较大截面积的水流通道。水流通道的截面积变大一方面可以降低进 水阻力，降低对外界提供水压力的要求，降低工作能耗，另一方面使进入填充区域的水流分 布均匀，膜堆内部压降均匀，降低了防泄漏、防内窜及密封的设计难度，提高水的回收率以 及产水质量。此外，本技术多层布水道由多个依次叠设的布水道盖板组装而成，组装后 的多层布水道与填充结构在整个淡室隔板上形成多个支撑位置，通过对离子交换膜提供支 持，从而有效地防止了离子交换膜的塌陷变形。与现有技术单层布水道的结构相比，本实用 新型多层布水道电去离子膜堆的工作性能更优，更适用于大型、超大型电去离子膜堆的应 用。附图说明图1为本技术多层布水道电去离子膜堆的结构示意图2为本技术多层布水道电去离子膜堆中淡室隔板的结构示意图3为图2中隔板主体的结构示意图4为图2中布水道盖板的结构示意图5为图2中隔板主体与布水道盖板装配示意图6为本技术多层布水道电去离子膜堆中浓室隔板的结构示意 图7为本技术多层布水道电去离子膜堆中电极板的结构示意图 图8为本技术多层布水道电去离子膜堆中阳离子交换膜的结构 图9为本技术多层布水道电去离子膜堆中阴离子交换膜的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层布水道电去离子膜堆，包括将数个膜对夹设其间的电极板，所述膜对包括依次叠设的阳离子交换膜、淡室隔板、阴离子交换膜和浓室隔板，其特征在于，所述淡室隔板包括形成布水道区域和填充区域的隔板主体，所述填充区域内设置有填充结构，所述布水道区域内设置有形成多层暗道式流道的多层布水道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，刘红斌，王济虎，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]