一種在液體中除碳除鹽的方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種在液體中除碳除鹽的方法，通過(guò)反滲透與脫氣膜復(fù)合裝置直接將液體中鹽和碳去除。在酸性條件下將液體中鹽和碳去除。外層脫氣膜采用超濾膜，所用操作壓為1×105Pa～6×105Pa，脫氣膜的平均孔徑為100-500埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透的操作壓比超濾大，達(dá)到15×105Pa～35×105Pa，反滲透膜的平均孔徑10-30埃，用于分離小分子溶質(zhì)，用于海水脫鹽，制高純水。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種在液體中除碳除鹽的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及除碳除鹽的的方法及裝置，尤其是除碳除鹽復(fù)合裝置，用于工業(yè)水處理，中水回用的膜處理預(yù)脫鹽方面，特別是涉及除碳超濾和反滲透裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著膜技術(shù)的發(fā)展，由超濾、反滲透裝置與離子交換器組成的活力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)已經(jīng)是廣泛應(yīng)用，與傳統(tǒng)的單純的陽(yáng)、陰、混合離子交換水處理工藝相比，膜處理加離子交換具有減少頻繁的除鹽水處理系統(tǒng)再生操作、酸堿耗低、廢水排放量少、節(jié)水、離子交換系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]但是傳統(tǒng)反滲透裝置對(duì)游離CO2幾乎沒(méi)有去除能力，原水中的游離態(tài)CO2全部轉(zhuǎn)入產(chǎn)品水中，對(duì)后續(xù)陽(yáng)、陰離子交換器運(yùn)行有較大影響，同時(shí)發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的擴(kuò)大卻對(duì)補(bǔ)給水水質(zhì)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有更高的要求，因此反滲透漏過(guò)的游離態(tài)CO2的去除就顯得很重要。
[0004]傳統(tǒng)的游離CO2的去除一般通過(guò)兩種方案，一是在反滲透前加堿:反滲透是高效的除鹽工藝，所以只要把水中的二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽就可利用反滲透去除二氧化碳，由于H+HC03- = H2CO3 = C02+H20這個(gè)化學(xué)反應(yīng)是可逆的，當(dāng)OH-增加時(shí)，該反應(yīng)就向左進(jìn)行，當(dāng)水的OH值大于8.2時(shí)，水中的C02將全部轉(zhuǎn)化為HC03_，這樣HC03_通過(guò)反滲透系統(tǒng)全部去除，間接實(shí)現(xiàn)了去除C02的目的。但是，在加堿的同時(shí)，反滲透膜的結(jié)垢趨勢(shì)將十分明顯，因?yàn)長(zhǎng)SI值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于允許的范圍。實(shí)踐證明:當(dāng)反滲透系統(tǒng)前加堿而不采取其他的措施時(shí)，RO濃水結(jié)晶析出十分迅速，一般I?2個(gè)小時(shí)就可以在濃水側(cè)發(fā)現(xiàn)白色的結(jié)晶。在加堿時(shí)有必要在RO前添加阻垢劑避免結(jié)垢。
[0005]另一種方案是在反滲透后或是陽(yáng)離子交換器后增設(shè)除碳器:大部分電廠采用的大氣式除碳。除碳風(fēng)機(jī)將空氣從除碳器底部送入，通過(guò)填料層后由頂部排出。在除碳器中，由于填料層的阻擋作用，經(jīng)H交換處理的水在下落的過(guò)程中被分散成許多小股水流或水膜，增大了空氣和水的接觸面積。由于空氣中CO2的量約為0.03%當(dāng)空氣和水接觸時(shí)，水中多余的CO2便會(huì)溢出并被空氣流帶走。在正常的情況下，陽(yáng)床出水通過(guò)除碳器后，可將水中CO2含量降至5mg/L以下。這樣已經(jīng)達(dá)到了除碳器的工作效果，大大減輕了陰床的負(fù)荷。
[0006]這兩種方案，前者會(huì)增加藥劑消耗和加藥設(shè)備費(fèi)用，后者需要增加除碳器或是除碳器和中間水箱的費(fèi)用與空間。
[0007]有無(wú)更經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間的設(shè)備以達(dá)到除碳的效果？目前的市場(chǎng)上有另一類(lèi)膜產(chǎn)品，即脫氣膜。
[0008]脫氣膜是利用擴(kuò)散的原理將液體中的氣體，如二氧化碳、氧氣、氨氮去除的膜分離女口廣叩ο
[0009]脫氣膜內(nèi)裝有大量的中空纖維，纖維的壁上有微小的孔，水分子不能通過(guò)這種小孔，而氣體分子卻能夠穿過(guò)。工作時(shí)，水流在一定的壓力下從中空纖維的里面通過(guò)，而中空纖維的外面在真空泵的作用下將氣體不斷的抽走，并形成一定的負(fù)壓，這樣水中的氣體就不斷從水中經(jīng)中空纖維向外溢出，從而達(dá)到去除水中氣體的目的，脫氣膜中裝有大量的中空纖維可以擴(kuò)大氣液界面的面積，從而使脫氣速度加快。目前，國(guó)內(nèi)已有最新研發(fā)的具有高效脫除率的脫氣膜產(chǎn)品，膜脫氣裝置的脫氣效率可高達(dá)99.99%，出水氧氣濃度可小于2ppb,出水二氧化碳濃度可小于Ippm,低濃度氨水的脫除濃度也能到達(dá)5ppm?？蓮V泛用于電子、鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)和氨氮廢水的處理。
[0010]脫氣膜的材料目前主要用的是聚丙烯高分子聚合物材料和聚四氟乙烯高分子聚合物材料。它們的微孔是:0.01*0.2微米?？筛鶕?jù)處理量來(lái)定制脫氣膜組件。隨著技術(shù)的不斷提高，高效率帶編織結(jié)構(gòu)的脫氣膜產(chǎn)品已經(jīng)有所開(kāi)發(fā)，能有效的提升脫氣膜產(chǎn)品單位面積的出水量和脫除效率。
[0011]如將反滲透膜和脫氣膜能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，是否就可以脫鹽、脫氣兩不誤。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明目的是:提出一種在液體中除碳除鹽的方法及裝置，尤其是一種不需在反滲透裝置或是陽(yáng)離子交換器之后設(shè)置除碳器，無(wú)需在反滲透前加堿，即可使反滲透產(chǎn)水中C02的含量降低到5mg/L以下的除碳反滲透裝置。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種在液體中除碳除鹽的方法，在不設(shè)置除碳器和不加堿的條件下，通過(guò)反滲透與脫氣膜復(fù)合裝置直接將液體(淡水)中鹽和碳去除。
[0014]除碳反滲透方法，所述液體是水，反滲透進(jìn)水pH不影響設(shè)備的除碳作用；尤其是在酸性條件下將液體(淡水)中鹽和碳去除。
[0015]除碳反滲透裝置，反滲透膜管的外層套有脫氣膜膜管，進(jìn)液(水)進(jìn)入反滲透膜管，反滲透膜管與外層脫氣膜之間及脫氣膜外層為除鹽同時(shí)除碳(脫氣)后的出液(水)。
[0016]除碳反滲透裝置，將傳統(tǒng)反滲透膜和脫氣膜結(jié)合改進(jìn)。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明超濾所用操作壓為I X 15Pa?6X 15Pa,膜的平均孔徑為100-500埃，用于分離大分子溶質(zhì)。反滲透所用的操作壓比超濾更大，本發(fā)明達(dá)到15 X 15Pa?35 X 15Pa，膜的平均孔徑最小，10-30 ±矣，用于分離小分子溶質(zhì)，用于海水脫鹽，制高純水等。外層脫氣膜采用超濾膜。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:無(wú)需在反滲透前加堿，增加膜結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，減短膜使用壽命和反滲透之后增加除碳設(shè)備，減少設(shè)備占地面積，達(dá)到一步去除淡水中鹽和二氧化碳的目的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1除碳除鹽裝置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的裝置主要部件是復(fù)合膜管:在中空纖維反滲透膜的最外邊包覆一層脫氣膜1，由于兩種的膜都是中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)層的反滲透膜(或超濾膜)2脫鹽，外層的脫氣膜脫氣?？稍诓辉O(shè)置除碳器和不加堿的條件下，通過(guò)反滲透裝置直接將淡水中碳去除。
[0021]尤其是調(diào)節(jié)反滲透進(jìn)水呈酸性，pH值小于4，將淡水中HCO3IP C032_的轉(zhuǎn)化為C02。通過(guò)對(duì)反滲透膜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在除鹽的同時(shí)脫氣。反滲透膜(或超濾膜)管的外層套有脫氣膜膜管，進(jìn)液(水)進(jìn)入反滲透膜管，反滲透膜管與外層脫氣膜之間及脫氣膜外層為除鹽同時(shí)除碳(脫氣)后的出液(水)。圖中t尺寸無(wú)特別限定，可為0.01-0.2_，脫氣膜厚度D可采用常規(guī)的材料，無(wú)特定要求。
[0022]將傳統(tǒng)超濾膜和脫氣膜結(jié)合原理與反滲透膜和脫氣膜的復(fù)合管膜相似。
[0023]常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物制成。亦可聚砜膜、聚砜酰胺膜和聚丙烯、聚丙烯腈膜等。這種膜在PH I?14都是穩(wěn)定的，且能在90°C下正常工作。
[0024]脫氣膜的材料尤其是聚丙烯高分子聚合物材料和聚四氟乙烯高分子聚合物材料。它們的微孔是:0.01*0.2微米。脫氣膜為大量的中空纖維，纖維的壁上有微小的孔，水分子不能通過(guò)這種小孔，而氣體分子卻能夠穿過(guò)。工作時(shí)，水流在一定的壓力下從中空纖維的里面通過(guò)，而中空纖維的外面在真空泵的作用下將氣體不斷的抽走，并形成一定的負(fù)壓，這樣水中的氣體就不斷從水中經(jīng)中空纖維向外溢出，從而達(dá)到去除水中氣體的目的。國(guó)內(nèi)已有最新研發(fā)的具有高效脫除率的脫氣膜產(chǎn)品，膜脫氣裝置的脫氣效率可高達(dá)99.99%，出水氧氣濃度可小于2ppb，出水二氧化碳濃度可小于lppm，低濃度氨水的脫除濃度也能到達(dá)5ppm。可廣泛用于電子、鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)和氨氮廢水的處理。
[0025]可根據(jù)處理量來(lái)定制反滲膜與脫氣膜組件。隨著技術(shù)的不斷提高，高效率帶編織結(jié)構(gòu)的脫氣膜產(chǎn)品已經(jīng)有所開(kāi)發(fā)，能有效的提升脫氣膜產(chǎn)品單位面積的出水量和脫除效率。
[0026]將復(fù)合膜管的反滲膜膜管(外套脫氣膜管被剝離部分)抽出，從而成束成一粗束構(gòu)成進(jìn)水口，施加進(jìn)水的壓力用于反滲透作用。
[0027]單根復(fù)合膜管是在傳統(tǒng)超濾膜元件或是反滲透膜元件基礎(chǔ)上改良，具體外形詳見(jiàn)附圖1。
【權(quán)利要求】
1.一種在液體中除碳除鹽的方法，其特征是通過(guò)反滲透與脫氣膜復(fù)合裝置直接將液體中鹽和碳去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在液體中除碳除鹽的方法，其特征是在酸性條件下將液體中鹽和碳去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在液體中除碳除鹽的方法，其特征是外層脫氣膜采用超濾膜，所用操作壓為IXlO5 Pa?6X105 Pa，脫氣膜的平均孔徑為100-500埃，用于分離大分子溶質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在液體中除碳除鹽的方法，其特征是反滲透所用的操作壓比超濾大，達(dá)到15X105 Pa?35X 105 Pa，反滲透膜的平均孔徑10-30埃，用于分離小分子溶質(zhì)，用于海水脫鹽，制高純水。
5.在液體中除碳除鹽的裝置，其特征是反滲透膜管的外層套有脫氣膜膜管，進(jìn)液進(jìn)入反滲透膜管，反滲透膜管與外層脫氣膜之間及脫氣膜外層為除鹽同時(shí)除碳后的出液。
6.由權(quán)利要求5所述的在液體中除碳除鹽的裝置，其特征是脫氣膜的材料是聚丙烯高分子聚合物材料和聚四氟乙烯高分子聚合物材料；微孔是:0.01*0.2微米。
7.由權(quán)利要求5所述的在液體中除碳除鹽的裝置，其特征是將復(fù)合膜管的反滲膜膜管抽出，從而成束成一粗束進(jìn)水口，施加進(jìn)水的壓力用于反滲透作用。
8.由權(quán)利要求5所述的在液體中除碳除鹽的裝置，其特征是單根復(fù)合膜管在傳統(tǒng)超濾膜元件或是反滲透膜元件外層增加一層脫氣膜。
【文檔編號(hào)】C02F1/20GK104229942SQ201410536434
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】鮑紅玲, 朱加生, 祁本武, 鄭嬌, 李靖梅 申請(qǐng)人:南京中電環(huán)保股份有限公司