采用电渗析分离离子物质的方法和设备技术

本发明专利技术涉及从液体中分离离子物质的一种方法。本发明专利技术的目标是提供一种方法及设备，使得可以从含有固体及颗粒的液体中分离离子物质。此方法包含电渗析和双极电渗析步骤。本发明专利技术还涉及一种用于此方法的电渗析槽，其中在液体处理过程中改变施加电流的方向，以防止膜的污染。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从液体中分离离子物质的方法，和从液体中分离离子物质的设备。并且本专利技术涉及一种电增强渗析槽和这种槽在这种方法和设备中的应用。
技术介绍
从液体中分离离子物质是一种非常重要的工业生产过程，广泛应用于各种
，例如由精炼金属从发酵液中净化乳酸。已经研究并引入大量工艺和设备，目的是改进从液体中分离离子物质的过程。在这些工艺和设备中，包括使用超过滤器和纳米过滤器过滤，使用离子交换器和使用电渗析槽电渗析。日本第63335032号专利申请书公开一种脱盐设备。此设备包含一种为溶液脱盐的donnan渗析设备，和一种用以再生和再利用酸或碱溶液的电渗析设备。这种设备不适于脱盐含液体的颗粒。美国第5746920号专利公开一种净化生活污水的工艺。此工艺包括先使用碱处理污水。然后将处理过的污水引入发酵槽中，其中污水中的乳糖被发酵而形成液体培养基和乳酸。通过离子交换和纳米过滤净化液体培养基，双极电渗析净化后的液体培养基以从净化后的液体培养基中获得浓酸和基液(base solutions)。按照美国专利的工艺非常复杂，实施成本高，并在过滤过程中存在很大的产品损失。此外这种工艺设计来分离特定离子物质。日本专利申请JP7232038公开一种从含碱液体中回收高浓度碱的方法，它利用使用阳离子交换膜的扩散渗析和双极电渗析的组合。未采取对策防止扩散槽中的离子交换膜从含发酵液之类的蛋白质(proteinuous)材料的液体中污染。由于沿扩散渗析槽中的阳离子交换膜的驱动力非常低，只能获得很有限的流量。日本专利申请JP63291608公开一种再生酸性废液的系统，它利用使用阴离子交换膜的扩散渗析和双极电渗析的组合。扩散槽中的流量很低。并且钙和镁离子之类的杂质将阻碍双极电渗析的使用，因为即使存在非常少量的钙或镁离子，也会损害或破坏双极膜。德国专利申请DE19700044C1公开一种通过单极电渗析，然后通过双极电渗析生产酸和碱产品的方法。单极电渗析不能从液体中选择去除阳离子或阴离子，因此在不去除例如钙的情况下不能去除乳酸，这将导致双极电渗析中的问题。传统单极电渗析容易被生物材料、蛋白质等污染。由于现有技术的缺点，需要一种分离离子物质的方法和设备，它能从不同种类的液体中分离离子物质，并且成本有效和导致高产量。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种从液体中分离离子物质的替换方法和替换设备。本专利技术的另一目标是提供一种分离离子物质的方法和设备，这种方法和设备简单，成本有效并提供高产量。本专利技术的另一目标是提供一种分离离子物质的方法和设备，这种方法和设备可以用于分离含固体和颗粒的液体中的离子物质。本专利技术在从含有机材料颗粒和多价无机金属离子的液体中分离离子物质方面尤其有用。此外本专利技术的一个目标是提供一种分离离子物质的方法和设备，这种方法和设备在分离含有机材料的液体中的离子物质方面很有用。通过如权利要求书所定义的本专利技术完成这些目标。术语离子物质指处于离子态的物质。例如当氯化钠NaCl溶解于水中时，它离解为离子Na+(阳离子)和Cl-(阴离子)。当离子电荷较小时，有可能使离子在电场中运动。本专利技术提供一种从液体中分离离子物质的方法和设备。通过使用本专利技术，有可能从用颗粒之类高度污染的液体中分离离子物质。分离可以在不需过滤步骤的条件下执行，并有可能获得高产量。按照本专利技术从第一液体中分离离子物质的方法包括以下步骤-在电增强渗析槽中处理第一液体，以将离子物质从第一液体传送入第二液体，-可选地在双极电渗析槽中处理第二液体，以将离子物质从第二液体传送入第三液体，-从第二或第三液体中选择分离离子物质。第一液体可以从储罐提供至电增强渗析槽中。在渗析槽中离子物质被传送入第二液体，第二液体的pH值不同于第一液体。由于pH值不同，导致第一和第二液体中的H+和OH-浓度存在差异。第一和第二液体间的浓度差将成为电增强渗析槽中的驱动力。此浓度差将导致H+或OH-离子从第二液体至第一液体的流动，从而建立电位差或扩散电位，这将导致离子物质的阳离子(M+)或阴离子(X-)分别通过阳离子交换膜或阴离子交换膜被从第一液体传送至第二液体。如果离子物质为阳离子，第二液体相比第一液体将为酸性，如果离子物质为阴离子则反之。此过程已经被按照本专利技术的电增强渗析槽增强，其中已经利用电场增强驱动力。下文将更详细地说明电增强渗析槽。在电增强渗析槽中处理之后，第二液体可以在双极电渗析槽中处理。在双极电渗析槽中离子物质将被浓缩。如果离子物质为阳离子，第三液体相比第二液体将为碱性，如果离子物质为阴离子则反之。在双极电渗析槽中驱动力为由通过槽中的恒直流导致的电位差。根据待分离的离子物质，可以选择膜、酸、碱和PH值。这种选择可以由技术人员完成。当离子物质被分离并浓缩入第三液体时，它当然可以从第三液体分离，例如获得干或基本上干的产物。按照本专利技术的方法包括在第一液体处理过程中沿电增强渗析槽施加直流电场的特征。通过这种方法电位差或扩散电位被增强，从而增加从第一液体传送至第二液体的离子物质的数目。为了改进槽的结果，最好在第一液体处理过程中改变电场的方向。最好通过改变直流电的方向，改变电场方向。通过改变电场方向，有可能使用于电增强渗析槽中的膜产生“自清洗”效应，防止第一液体处理过程中膜的污染。当直流电场被应用于渗析槽时，电加载颗粒被从第一液体驱动至槽的膜表面上。这里此颗粒将构成一层，一段时间后导致污染，这将使此膜作废。如果在颗粒已经导致污染之前电场被反向，颗粒将从膜中驱动回第一液体中，此膜将被清洗。在按照本专利技术的一种实施方式中，可以在预定的基本上定时的间隔内改变电场，上述间隔优选位于从5秒至6000秒的范围，在8至1000秒的范围内更好，最好位于10至360秒的范围内。更具体地说，根据第一液体的性质和其中的颗粒的数量及性质，确定此间隔。在按照本专利技术用于分离贮存在第一罐中的离子物质的优选实施方式中，其方法包括以下步骤-在电增强渗析槽中处理第一液体，以将离子物质从第一液体传送入第二液体，并将上述第二液体选择贮存在第二罐中；-在双极电渗析槽中处理第二液体，以将离子物质从第二液体传送入第三液体，并将第三液体选择贮存在第三罐中。通过利用第一、第二和第三罐分别贮存第一液体、第二液体和第三液体，有可能获得对过程更好的控制，优化电增强渗析槽和双极电渗析槽中的液体处理。在处理过程中，罐起到贮存和/或寄存处理后液体或待处理液体的作用。在电增强渗析槽中处理之后，最好将至少一部分第一液体回收至第一罐。此液体可以通过管道回收，例如提供泵和可选的清洗剂，通过此泵一部分处理后的第一液体可以被去除和/或被未处理第一液体替换。此外，在双极电渗析槽中处理之后，最好将至少一部分第二液体回收至电增强渗析槽。此液体可以通过管道回收，例如提供泵和可选的清洗剂，通过此泵一部分处理后的第二液体可以被去除和/或替换。并且，最好将至少一部分第三液体从第三罐中回收至双极电渗析槽。第三液体可以直接从双极电渗析槽或从第三罐中回收。通过回收第三液体，离子物质将浓缩在液体中。有可能在第三液体中获得非常高的浓度。与已知的从液体中分离离子物质的方法相比，此浓度可能高5至10倍。与在前面提到的循环线路管道类似，可以使用泵和清洁剂。在按照本专利技术的方法的一种优选实施方式中，还包括在电渗析槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
从第一液体中分离离子物质的一种方法，包括以下步骤：　　　　－处理电增强渗析槽中的第一液体，以将离子物质从第一液体传送入第二液体，　　　　－选择处理双极电渗析槽中的第二液体，以将离子物质从第二液体传送入第三液体，　　　　－从第二或第三液体中选择分离离子物质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿维德加尔德，詹斯尤尔利克莱普，加纳乔森，
申请(专利权)人：尤莱格分离有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]