本发明专利技术公开了一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，该装置包括电源、流量计、无回路式电渗析装置、磁场发生器，在电渗析器提供的直流电场空间内增加一个与直流电场及水流方向均垂直的可控磁场，通过控制电渗析装置电场强度和外加磁场强度，按需求改变废水中正负离子的运动轨迹，使废水中正负离子发生偏转，延长带电离子在净化装置中的停留时间，更有效提高带电离子的分离效率，从而达到在净化废水的同时富集浓缩重金属以便回收利用的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水处理的装置，特别是一种电渗析污水处理系统和电磁协同强化带电离子分离的处理装置，属于环保
技术介绍
重金属废水是对环境污染最严重和对人体危害极大的工业废水之一。而重金属废水主要来自矿山坑道排水、废石场淋滤水、选矿场尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗废水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水及电解、农药、医药、油漆、染料等各种工业废水，不仅来源广、而且水量大。它的成分非常复杂，除含氰(CN_)废水和酸碱废水外，根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。如何采取经济高效的技术方法来处理重金属废水，以减少或消除其在环境中的风险，成为目前普遍研究的重点。传统的重金属废水处理方法很多，如化学法、蒸发浓缩法、离子交换法等。但这些处理方法仍存在很多弊端，如化学法需要消耗大量的化学试剂，容易对环境造成二次污染。而随着膜技术的发展，由于其对金属离子的分离效率高、能耗低、操作简便、无二次污染、自动化程度高等优点，进而衍生出一系列以膜为基础的处理重金属废水的技术方法，主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。电渗析法在重金属废水处理中具有技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣的优点，已大规模用于Cu2+、Ni2+、Zn2+和Cr2+等重金属废水的处理，但电渗析通常只用于初级脱盐，由于浓差极化，脱盐率低(仅在45% 90%之间)，影响重金属的浓缩率。公告号为CN1521127A的申请中提到一种电磁式污水处理装置，主要对污水进行浓缩、净化。但该专利技术中需要利用高速运动的磁场对污水进行处理，从节约能源角度，成本会略高。公告号为CN2505476的申请提到一种电磁式水处理器处理室内被磁化的磁性体，从而对水起过滤作用，能解决水质中红锈水的现象。但该专利技术中虽然采用了电磁铁对废水中的离子进行磁化，但并不能增大离子运动速度以及延长磁性体的实际停留时间，净化效率还有待提闻。公告号CN1526654A的申请提到采用磁电渗析来脱除水中的盐分，但该专利技术中采用永磁铁为整个设备提供磁场，在处理重金属废水中，磁场无法根据所处理水质的波动，而进行相应的强度调整，以配合特定强度电场下金属离子的迁移轨迹调整的需要；再加上该专利技术中的装置仍采用传统的平行板式布置极板和离子交换膜，使得当重金属在偏转迁移过程，离子交换膜的单位面积利用效率太低，进而造成不必要的能耗和材质的损耗。
技术实现思路
针对现有电渗析技术 存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，它具有高效、环保、安全、经济等优点。本专利技术结合现有电渗析技术的优点，在电渗析装置离子交换膜之间的直流电场空间内，增加一个分别与水流方向和电场方向均垂直的磁场，使具有一定流速的金属废水在电场和磁场双重作用下的迁移动力和效率得到提高，强化带电离子的分离，其中磁场的强弱根据电渗析过程中电磁铁电流的大小进行相应的调控。本专利技术装置包括电源1、流量计2、无回路式电渗析装置3、磁场发生器4，电源I和流量计2与无回路式电渗析装置3连接，磁场发生器4设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置3产生的电场相垂直的位置。本专利技术所述无回路式电渗析装置3包括堆膜5，电极6、外壳7、进水口 8、出水口，堆膜和电极设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧，进水口和出水口设置在装置外侧。本专利技术所述堆膜5包括两对以上的膜对，膜对由一阳离子单极膜和一阴离子单极膜或者一双极膜和一单极膜构成，其中电极和阴、阳离子单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阴极室、浓缩室、淡化室、浓缩室、阳极室，电极和双极膜以及单极膜将无回路式电渗析装置分隔为阳极室、稀酸室、淡化室、稀碱室、阴极室；在电渗析装置的不同室中设置有各自的进水口和出水口。 本专利技术所述阴阳离子单极膜设置在与电极呈1(T25°角的位置，双极膜与电极平行。本专利技术中装置磁感应强度控制为0.05疒1T，可通过调节电流大小来控制磁感应场强度。磁场发生器是由电磁铁构成，可通过调节电流大小来控制磁感应场强度，并通过改变电流的方向来控制电磁铁的磁极，待处理重金属废水浓度为0.01 0.lmol/L，膜堆电压为0.9 1.8V,电流密度13 15mA/cm2。本专利技术技术原理如下:废水中离子在电场中受电场力作用4= 由于电场力方向与水流速度方向垂直，使金属离子发生偏转，偏转距离为:/ =。当偏转距离为膜间距时，取得满足要求的电场力的最小值，可 Imv g a I mv fl求出对应的电压值a U=I!;离子在均匀磁场中受洛仑兹力作用=,当离子速度与磁场强度垂直时，在垂直于磁场强度的平面内做匀速圆周运动。而当离子进入非均匀磁场中，离子在绕磁感线运动的同时，环绕中心将不断沿磁场梯度的垂直方向漂移；洛伦兹力充当向心力= ^■，轨道半径:r = ，当”/2时，取得i 的最大值。本专利技术利用电磁复合场对带电离子的作用，根据水质情况，调节电场、磁场强CV度，使电场力、洛仑兹力对金属离子协同作用(二力同向)，使具有一定流速的重金属废水在电场和磁场双重作用下，金属离子的运动轨迹按照要求发生定向偏移。从而促进金属离子在液体中的传输运动，提高迁移动力和效率。当电磁协同作用时，考虑金属离子受力:F= _+vS) = <^ + vb5]。废水刚进入电渗析装置瞬间，正负离子受电场力及洛伦兹力同向，强化各自向膜的分离迁移，有效缩短迁移至膜所需时间，在相同水力停留时间内迁移至膜的离子量增多，增大分离概率；带电离子因电磁作用获得一个向极板方向分离迁移的分速度，此时电荷受到的洛伦兹在水流方向逆方向有个分力，还有强化带电离子滞留于电渗析器的作用。也就是说在净化水的过程中，洛伦兹力具有加速不同带电离子的分离以及延长其在净化装置中停留时间的作用，使得实际停留时间大于水力停留时间，可有效提升净化效率。采用低电压可避免水的电解，避免出现电解氧或电解氢，使得能耗增大。此外，磁场处理水可增加水的含氧量，引起超氧阴离子自由基增加，从而产生杀菌效果，其中磁场的强弱根据电渗析过程中通入电磁铁的电流进行相应的调控。本专利技术装置采用电磁协同电渗析处理废水中金属带电离子时，在电渗析装置中通入含重金属离子的废水，接上直流电源，由于电场力的作用会发生向极板方向横向运动，在洛仑兹力作用下，运动轨迹会发生一定的偏转，废水中带正电荷的重金属阳离子，在电场和磁场双重作用力下迁移速度增加，加速向阴极方向移动到阳离子交换膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧浓缩室；带负电荷的阴离子，加速朝着阳极方向移动到阴离子交换膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。淡化室废水中的重金属盐被除去，得到淡水，重金属盐在浓缩室中得到浓集，此装置处理金属废水后，浓水里重金属是以金属盐的形式存在。某些工业生产中产生大量的酸性废水，如铅蓄电池生产中的硫酸废液，冶金工业中硫酸废液，铀加工中的硝酸废液等，这些废液中金属阳离子含量高，若采用电渗析单极膜分离方法无法进行有效处理及资源回收，这时可以用双极膜代替电渗析单极膜中的一组膜对组成双极膜电渗析，采用双极膜电磁协同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于：该装置包括电源（1）、流量计（2）、无回路式电渗析装置（3）、磁场发生器（4），电源（1）和流量计（2）与无回路式电渗析装置（3）连接，磁场发生器（4）设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置（3）产生的电场相垂直的位置。
【技术特征摘要】
1.一种电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于:该装置包括电源(I)、流量计(2)、无回路式电渗析装置(3)、磁场发生器(4)，电源(I)和流量计(2)与无回路式电渗析装置(3)连接，磁场发生器(4)设置在其产生的磁场与无回路式电渗析装置(3)产生的电场相垂直的位置。2.根据权利要求1所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于 无回路式电渗析装置(3 )包括堆膜(5 )，电极(6 )、外壳(7 )、进水口( 8 )、出水口，堆膜和电极设置在外壳内，电极设置在堆膜外侧，进水口和出水口设置在无回路式电渗析装置(3 )外侧。3.根据权利要求2所述电磁协同电渗析处理废水中带电离子的装置，其特征在于:堆膜(5)包括两对以上的膜对，膜对由一阳离子单极膜和一阴...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，林奕璐，张军，宁平，成睿，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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