專利名稱：一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種一種無需蒸發(fā)的電滲析制鹽裝置。
背景技術：
電滲析濃縮海水制鹽是一項成熟的工業(yè)技術，在日本取代鹽田法已有30余年，并推廣到澳洲、南美和中東不少國家應用。我國沿海鹽田正逐漸減少。反滲透海水淡化技術日臻成熟，裝機容量迅速擴大，其濃水利用各地提出了不少方案，出于保護海洋環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和保證海鹽產(chǎn)量，電滲析濃縮制鹽備受青睞。1960年日本以海水濃縮制鹽為目標開展電滲析技術的研究，1972年國會通過了廢除鹽田法制鹽法案以后，電滲析法全部取代了鹽田法。膜性能的提高和工藝的改進，特別 1，2價離子分離交換膜研制成功，使耗電和鹽的純度大大提高工業(yè)應用中的制鹽工藝都是直接取用海水。海水經(jīng)殺菌、除藻、降低濁度三級預處理后進入電滲析器濃縮，濃水再經(jīng)蒸發(fā)、干燥制成食鹽。工場自備鍋爐，供渦輪發(fā)電機和蒸發(fā)罐蒸汽，電力供電滲析裝置運轉。電滲析膜堆和蒸發(fā)罐都是多級串聯(lián)，日本國內電滲析濃縮海水制鹽年產(chǎn)量150萬噸，其他國家約50萬噸。電滲析裝置的操作電流密度在30 40mA/cm2，隔室流速4 6cm/s。海水濃縮6倍，濃度濃水165 170g/L (Cl—濃度108 116g/L)，淡水系統(tǒng)的脫鹽率在20 % 30 %。 電滲析系統(tǒng)的電流效率80% 84%，以Na+計電流效率為73% 74%、CF電流效率與系統(tǒng)電流效率相當。每噸食鹽電滲析直流耗電160 180kWh、系統(tǒng)總耗電在280 300kWh。 離子交換膜保用3年。不管是電滲析海水濃縮制鹽還是料液特定成分的富集回收，都希望濃水濃度越高越好，但這受到膜傳質性能和操作電流密度的限制。在電滲析過程中同時發(fā)生的幾種伴隨過程，以膜的傳質特性參數(shù)定量描述各個過程的強度。以水合離子形式遷移形成的電滲失水，不同膜相差不大。由濃差引起的電解質擴散系數(shù)和水的滲透系數(shù)相差很大。這些伴隨過程降低了濃縮倍數(shù)和電流效率，且隨著操作電流密度和膜兩側濃差的升高而加劇。與中、低濃度料液脫鹽相比，濃縮對膜的傳質特性參數(shù)要求更高，一般異相離子交換膜難以達到要求。但這些電滲析制鹽的一個共同點就是都需要蒸發(fā)過程，需大量的能耗，從而提高了制鹽成本。我們針對以上現(xiàn)狀，在前人研究的基礎上，針對電滲析制鹽裝置的特殊要求，進行了系列研究與開發(fā)，經(jīng)過多方面試驗研究，終于開發(fā)出了具有防內漏與防外漏、防漏電的制鹽電滲析專用復合隔板，充分解決了許多外在因素的干擾影響，保證運行數(shù)據(jù)的準確性與重復性；在此基礎上，根據(jù)電滲析濃縮制鹽的要求，繼續(xù)對陰膜、1-2價分離陽膜、電極、夾緊裝置、熱交換裝置、流道設計、電流密度、流速進行研究與優(yōu)化，最終開發(fā)出可以無需蒸發(fā)就可以制得固體鹽的電滲析濃縮的制鹽裝置
實用新型內容
[0007]本實用新型的主要目的是開發(fā)一種無需蒸發(fā)就可以制得固體鹽的電滲析濃縮制鹽裝置。本實用新型的目的還在于提供一種可以進行經(jīng)濟、環(huán)保的電滲析濃縮制鹽的運行參數(shù)。本實用新型通過下述技術方案得以實現(xiàn)的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，包括膜堆、電極、隔板和流道隔網(wǎng)的電滲析機構、以及固體鹽分離與收集機構，其中電極是鉬涂層厚度為2 10微米的鈦涂鉬電極、或涂層厚度為2 20微米的鈦涂釕電極；隔板是復合彈性隔板，由PVC、PP、或PC制作而成，隔板厚度為0. 6 0. 8mm,每個布水口連接有布水流道板，每個布水流道板上分布有6 15道布水流道，布水流道寬度為0. 2 0. 8mm，深度為0. 3 0. 5mm ；固體鹽分離與收集機構包括過飽和鹽水進口、未飽和鹽水出口、斜板、固體鹽排出口 ；其中斜板的傾斜度為15 30度；過飽和鹽水進口與電滲析機構的濃水出口連接，未飽和鹽水出口電滲析機構的進口連接。本實用新型中的電極可更適于在高電流密度、高鹽濃度下的應用。復合彈性隔板使液體流動狀態(tài)更好、阻力更小、防結晶堵塞、并具有防內外漏、防漏電的作用。作為優(yōu)選，上述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置中所述的涂層厚度為2 20微米的鈦涂釕電極中的涂層是由1^02、如02、11<)2的共熔體，其中的質量比例為0.01 10 0.01 5 0. 01 3。在電滲析制鹽過程，所用的電滲析膜與至關重要。異相膜電滲析因濃差擴散引起的電解質擴散系數(shù)為均相膜的1 2個數(shù)量級、水的滲透系數(shù)為1個數(shù)量級，離子遷移數(shù)也低，構成了影響濃縮濃度的主要因素之一。在本實用新型中，我們采用了低濃差擴散系與低水滲透系數(shù)的均相膜，作為優(yōu)選，上述的一種電滲析濃縮制鹽裝置中所述膜堆包括陽膜、陰膜，其中陽膜為1-2價分離膜CMF2或CMS2膜，陰膜為AMT或AMV均相離子交換膜；其膜電阻為0. 2 0. 6 Ω/cm2，交聯(lián)度為70 90%，膜厚度為0. 08 0. 16mm。使用這些高性能的均相離子交換膜，使?jié)饪s的鹽溶液可以達到過飽和的濃度，并且耗電少、產(chǎn)鹽的品質高；由于采用了 1-2價分離膜，只對鈉離子與氯離子進行濃縮，而對鈣離子與鎂離子進行截留，很好的解決了 CaC03、CaSO4的濃度升高而引起的沉淀問題。作為優(yōu)選，上述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置中所述隔板的布水流道分別由上流道、連接流道、下流道連通組成；其中連接流道位于布水流道板的中間位置，上流道和下流道分別位于連接流道的兩側，上流道和下流道分別位于布水流道板的上、下面，通過連接流道貫通。當上流道、下流道為弧形流道，且上流道、連接流道與下流道的橫截面大小相同時效果更好。作為優(yōu)選，上述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置中所述流道隔網(wǎng)上均勻分布著支撐點和流道。在電滲析濃縮過程中，各運行參數(shù)也至關重要。我們采用電流密度為500-1200A/ m2，膜面流速為6-15m/s，電滲析運行水溫為30-40°C。本實用新型還設計了一個具有熱交換功能的固體鹽分離與收集裝置。經(jīng)電滲析濃縮后，鹽的濃度達到過飽和，進入該裝置后，經(jīng)熱交換，水溫降低，使鹽的溶解度降低，此時鹽就以晶體的形式析出來。上清液回流至熱交換部位加溫，使鹽的溶解度增大，使鹽溶液又恢復至不飽和狀態(tài)。再回到電滲析濃縮室繼續(xù)濃縮至過飽和狀態(tài)，周而復始進行循環(huán)，使鹽復以不斷的濃縮、析出，最終無需蒸發(fā)而得到固體鹽，并使鹽溶液的水得以極高比例回用。在過飽和鹽水進水時，其在斜板上的線流速為0. 5-2m/s?；亓鲿r，線流速為2-5m/s。有益效果本實用新型是通過電滲析對鹽濃液進行濃縮至過飽和，過飽和濃液經(jīng)過熱交換器降溫后析出固體鹽，后再熱交換器適當加溫后回到電滲析裝置繼續(xù)濃縮提高濃度至過飽和，這樣經(jīng)過循環(huán)，固體鹽不停的析出，從而避免了蒸發(fā)過程，大大的減少了制鹽的能耗，沒有二次污染等問題，對于裝置的使用壽命也有大大的延長；而且對于大電流，相對于普通電滲析機構一般只能在400A/m2的電流密度條件下運行，本實用新型可以正常在 800A/m2運行，甚至更高的電流密度。

圖1本實用新型的流程原理示意圖圖2復合彈性隔板的結構示意圖圖3流道隔網(wǎng)剖面結構示意圖圖4固體鹽分離與收集裝置的結構示意圖圖5布水流道板的結構示意圖圖6布水流道板的A-A向剖面示意圖1、上流道2、連接流道3、下流道4、布水口 5、布水流道板6、流道隔網(wǎng)7、支撐點8、流道9、過飽和鹽水進口 10、未飽和鹽水出口 11、斜板12、
固體鹽排出口
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的實施作具體說明實施例1根據(jù)圖1 6所示原理結構，安裝一臺無需蒸發(fā)的制鹽裝置，包括膜堆、電極、隔板和流道隔網(wǎng)6的電滲析機構、固體鹽分離與收集機構，其中電極是鉬涂層厚度為3微米的鈦涂鉬電極，隔板是復合彈性隔板，由PVC制作而成，隔板厚度為0. 8mm，每個布水口 4連接有布水流道板5，每個布水流道板5上分布有12道布水流道，布水流道寬度為0. 4mm，深度為 0. 4mm ；固體鹽分離與收集機構包括過飽和鹽水進口 9、未飽和鹽水出口 10、斜板11、固體鹽排出口 12 ；其中斜板11的傾斜度為30度；過飽和鹽水進口 9與電滲析機構的濃水出口連接，未飽和鹽水出口 10電滲析機構的進口連接。其中隔板的布水流道分別由上流道1、連接流道2、下流道3連通組成；其中連接流道2位于布水流道板5的中間位置，上流道1和下流道3分別位于連接流道2的兩側，上流道1和下流道3分別位于布水流道板5的上、下面，通過連接流道2貫通。流道隔網(wǎng)6上均勻分布著支撐點7和流道8。以含3%氯化鈉溶液為進水進入電滲析淡室。陰膜采用AMV均相離子交換膜；陽膜采用CMF2的1-2價分離均相離子交換膜；其膜電阻為0. 3 Ω/cm2 ’交聯(lián)度為80%，膜厚度為0. 12mm ；電滲析電流密度為800A/m2，膜面流速為12m/s，電滲析運行水溫為38°C。經(jīng)電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為0. 的氯化鈉淡水可以回用。濃室的氯化鈉濃度為觀％。達到過飽和濃度的氯化鈉溶液進入具有熱交換功能的固體鹽分離與收集裝置。經(jīng)熱交換后，溫度降至25度，此時固體氯化鈉慢慢析出，由裝置下部漏斗排出后收集。上清液的氯化鈉濃度為26%左右回到電滲析濃室繼續(xù)濃縮。周而復始，固體鹽不停排出，實現(xiàn)了無需蒸發(fā)的電滲析制的目的，整個體系水回收率達98%，鹽回收率為97%，制鹽總能耗為200度電/噸固體鹽。實施例2一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，包括膜堆、電極、隔板和流道隔網(wǎng)6的電滲析機構、固體鹽分離與收集機構，其中電極是涂層厚度為5微米的鈦涂釕電極，其中的涂層是由Ti02、 如02、11~02的共熔體，其中的質量比例為5 3 1。復合彈性隔板厚度為0.7mm，每個流道口加工10個布水流道，布水流道寬度為0. 5mm，深度為0. 5mm ；陰膜采用AMT均相離子交換膜；陽膜采用CMS2的1-2價分離均相離子交換膜；其膜電阻為0. 4Q/cm2 ；交聯(lián)度為85%， 膜厚度為0. IOmm ；電滲析電流密度為700A/m2，膜面流速為10m/S，電滲析運行水溫為38°C。 固體鹽分離與收集機構包括過飽和鹽水進口 9、未飽和鹽水出口 10、斜板11、固體鹽排出口 12 ；其中斜板11的傾斜度為20度；過飽和鹽水進口 9與電滲析機構的濃水出口連接，未飽和鹽水出口 10電滲析機構的進口連接。其中隔板的布水流道分別由上流道1、連接流道2、 下流道3連通組成；其中連接流道2位于布水流道板5的中間位置，上流道1和下流道3分別位于連接流道2的兩側，上流道1和下流道3分別位于布水流道板5的上、下面，通過連接流道2貫通，其中上流道1、下流道3為弧形流道，且上流道1、連接流道2與下流道3的橫截面大小相同，這樣可以實現(xiàn)水流的均勻，而不至于會在某一環(huán)節(jié)發(fā)生流量受阻的情況。 流道隔網(wǎng)6上均勻分布著支撐點7和流道8。 以含2. 5 %硫酸鈉溶液為進水進入電滲析淡室。經(jīng)電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為0. 2 %的硫酸鈉淡水可以回用。濃室的硫酸鈉濃度為30 %。達到過飽和濃度的硫酸鈉溶液進入具有熱交換功能的固體鹽分離與收集裝置。經(jīng)熱交換后，溫度降至25度，此時固體硫酸鈉慢慢析出，由裝置下部漏斗排出后收集。上清液的氯化鈉濃度為18%左右回到電滲析濃室繼續(xù)濃縮。周而復始，固體鹽不停排出，實現(xiàn)了無需蒸發(fā)的電滲析制的目的，整個體系水回收率達90%，鹽回收率為95%，制鹽總能耗為180度電/噸固體鹽。實施例3以實施例2所示相同裝置，以含3. O %硫酸鈉工業(yè)廢水為進水進入電滲析淡室。 膜堆電極采用鈦涂釕電極，涂層厚度為15微米；復合彈性隔板厚度為0. 8mm的PC板，每個流道口加工10個布水流道，布水流道寬度為0. 6mm，深度為0. 6mm ；陰膜采用AMV均相離子交換膜；陽膜采用CMF2的1-2價分離均相離子交換膜；其膜電阻為0. 6 Ω/cm2 ；交聯(lián)度為 75%，膜厚度為0. 15mm ；電滲析電流密度為700A/m2，膜面流速為15m/s，電滲析運行水溫為 350C。經(jīng)電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為0. 2%的硫酸鈉淡水進入生化處理系統(tǒng)后用反滲透膜進行回用。濃室的硫酸鈉濃度為27%。達到過飽和濃度的硫酸鈉溶液進入具有熱交換功能的固體鹽分離與收集裝置。經(jīng)熱交換后，溫度降至25度，此時固體硫酸鈉慢慢析出，由裝置下部漏斗排出后收集。上清液的氯化鈉濃度為18%左右回到電滲析濃室繼續(xù)濃縮。周而復始，固體鹽不停排出，實現(xiàn)了無需蒸發(fā)的電滲析制的目的，整個體系水回收率達 93%，鹽回收率為94%，制鹽總能耗為210度電/噸固體鹽。
權利要求1.一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，包括膜堆、電極、隔板和流道隔網(wǎng)(6)的電滲析機構、固體鹽分離與收集機構，其特征在于電極是鉬涂層厚度為2 10微米的鈦涂鉬電極、或涂層厚度為2 20微米的鈦涂釕電極；隔板是復合彈性隔板，由PVC、PP、或PC制作而成，隔板厚度為0. 6 0. 8mm,每個布水口(4)連接有布水流道板(5)，每個布水流道板( 上分布有6 15道布水流道，布水流道寬度為0. 2 0. 8mm,深度為0. 3 0. 5mm ；固體鹽分離與收集機構包括過飽和鹽水進口(9)、未飽和鹽水出口(10)、斜板(11)、固體鹽排出口(12)；其中斜板(11)的傾斜度為15 30度；過飽和鹽水進口(9)與電滲析機構的濃水出口連接，未飽和鹽水出口(10)電滲析機構的進口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，其特征在于所述膜堆包括陽膜、 陰膜，其中陽膜為1-2價分離膜CMF2或CMS2膜，陰膜為AMT或AMV均相離子交換膜；其膜電阻為0. 2 0. 6 Ω/cm2，交聯(lián)度為70 90%，膜厚度為0. 08 0. 16_。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，其特征在于所述隔板的布水流道分別由上流道(1)、連接流道( 、下流道C3)連通組成；其中連接流道( 位于布水流道板 (5)的中間位置，上流道(1)和下流道C3)分別位于連接流道O)的兩側，上流道(1)和下流道C3)分別位于布水流道板(5)的上、下面，通過連接流道( 貫通。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置，其特征在于所述流道隔網(wǎng)(6)上均勻分布著支撐點(7)和流道(8)。
專利摘要本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種無需蒸發(fā)的制鹽裝置。本實用新型包括膜堆、電極、隔板和流道隔網(wǎng)的電滲析機構、以及固體鹽分離與收集機構，通過采用鈦涂鉑電極、或鈦涂釕電極，以及在布水流道板上設置上流道、連接流道、下流道結構，并對固體鹽分離與收集機構中加裝斜板，利用逆流換熱的結構設計，實現(xiàn)本實用新型的目的。本實用新型的優(yōu)點是避免了蒸發(fā)過程，大大的減少了制鹽的能耗，沒有二次污染等問題，對于裝置的使用壽命也有大大的延長；可用于大電流密度的情況。本實用新型在水處理行業(yè)具有廣泛的使用前景。
文檔編號C02F1/469GK202186914SQ201120289750
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權日2011年8月11日
發(fā)明者金可勇 申請人:杭州水處理技術研究開發(fā)中心有限公司