一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電滲析裝置，具體涉及到一種均相膜電滲析組器，本裝置依次包括夾緊鋼板，極液流道板，復(fù)合電極，膜堆，所述的膜堆由陰膜，彈性隔板、陽(yáng)膜交替排列，構(gòu)成液流隔開(kāi)的濃水室和淡水室的組合，在所述的膜堆中，部分陰膜由雙極膜取代，雙極膜與陰膜的比例為1：5-20，所述的雙極膜的陰膜面朝向陽(yáng)極，雙極膜的陽(yáng)膜面朝向陰極，該發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、具有防內(nèi)外漏、防漏電、可調(diào)pH值的均相膜膜組器。
【專利說(shuō)明】一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)電滲析（eletrodialysis，簡(jiǎn)稱ED)技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，它將陰、陽(yáng)離子 交換膜交替排列于正負(fù)電極之間，并用特制的隔板將其隔開(kāi)，組成除鹽（淡化）和濃縮兩個(gè) 系統(tǒng)，在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，把電解質(zhì)從溶 液中分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純。
[0003] 電滲析技術(shù)的研究始于德國(guó)，1903年，Morse和Pierce把2根電極分別置于透析 袋內(nèi)部和外部溶液中，發(fā)現(xiàn)帶電雜質(zhì)能迅速地從凝膠中除去；1924年，Pauli采用化工設(shè)計(jì) 的原理，改進(jìn)了 Morse的實(shí)驗(yàn)裝置，力圖減輕極化，增加傳質(zhì)速率。但直到1950年Juda首 次試制成功了具有高選擇性的離子交換膜后，電滲析技術(shù)才進(jìn)入了實(shí)用階段，其中經(jīng)歷了 三大革新：（1)具有選擇性離子交換膜的應(yīng)用；（2)設(shè)計(jì)出多隔室電滲析組件；(3)采用頻 繁倒極操作模式。
[0004] 現(xiàn)在離子交換膜各方面的性能及電滲析裝置結(jié)構(gòu)等不斷革新和改進(jìn)，電滲析技術(shù) 進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，其應(yīng)用前景也更加廣闊。
[0005] 電滲析器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜對(duì)不 同電荷的離子具有選擇透過(guò)性。陽(yáng)膜只允許通過(guò)陽(yáng)離子，阻止陰離子通過(guò)，陰膜只允許通過(guò) 陰離子，阻止陽(yáng)離子通過(guò)。在外加直流電場(chǎng)的作用下，水中離子作定向遷移。由于電滲析器 是由多層隔室組成，故淡室中陰陽(yáng)離子遷移到相鄰的濃室中去，從而使含鹽水淡化。在食品 及醫(yī)藥工業(yè)，電滲析可用于從有機(jī)溶液中去除電解質(zhì)離子，在乳清脫鹽、糖類脫鹽和氨基酸 精制中應(yīng)用得都比較成功。
[0006] 電滲析作為一種新興的膜法分離技術(shù)，在天然水淡化，海水濃縮制鹽，廢水處理等 方面起著重要的作用，已成為一種較為成熟的水處理方法。
[0007] 在電滲析過(guò)程中同時(shí)發(fā)生的幾種伴隨過(guò)程，以膜的傳質(zhì)特性參數(shù)定量描述各個(gè)過(guò) 程的強(qiáng)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(zhì) 擴(kuò)散系數(shù)和水的滲透系數(shù)相差很大。這些伴隨過(guò)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(cè)濃差的升高而加劇。與中、低濃度料液脫鹽相比，濃縮對(duì)膜的傳質(zhì)特性 參數(shù)要求更高，一般異相離子交換膜難以達(dá)到要求。
[0008] 在氨基酸脫鹽，為了調(diào)節(jié)等電點(diǎn)，需對(duì)物料進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，需另加酸堿到物料中。在 濃縮或淡化強(qiáng)酸弱堿鹽如氯化銨、硫酸銨，或弱酸強(qiáng)堿鹽如醋酸鈉、甲酸鈉等時(shí)也需進(jìn)行調(diào) 節(jié)PH值以便能順利進(jìn)行電滲析濃縮或淡化脫鹽。
[0009] 但普通電滲析組器的一個(gè)共同點(diǎn)就是都無(wú)調(diào)節(jié)pH值的功能，需另加酸堿進(jìn)行調(diào) 節(jié)pH值，導(dǎo)致物料中增加了其他物料，消耗酸堿。
[0010] 我們針對(duì)以上現(xiàn)狀，在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)電滲析膜組器的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了系列 研究與開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)多方面試驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)出了具有防內(nèi)外漏、防漏電、可調(diào)PH值的均相膜膜 組器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、具有防內(nèi)外漏、防漏電、可 調(diào)PH值的均相膜膜組器。
[0012] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析 組器，本裝置依次包括：夾緊鋼板，極液流道板，復(fù)合電極，膜堆，所述的膜堆由陰膜，彈性隔 板、陽(yáng)膜交替排列，構(gòu)成液流隔開(kāi)的濃水室和淡水室的組合，其特征在于所述的膜堆中，部 分陰膜由雙極膜取代，雙極膜與陰膜的比為1:5-20,所述的雙極膜的陰膜面朝向陽(yáng)極，雙極 膜的陽(yáng)膜面朝向陰極。
[0013] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的復(fù)合電極的制造方法為：用1-3毫米厚的 純鈦或鈦合金基板進(jìn)行蕈酸處理，再用電噴濺處理后電鍍0. 5-2微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再 用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后而成。
[0014] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的彈性隔板為耐酸堿的彈性隔板，其加工方 法為選用直徑為0. 3-0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中10-50分鐘，再加熱 至IJ 120-170°C，加熱時(shí)間為30-120分鐘。把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)為 2_6mm，角度為30-60度。
[0015] 優(yōu)選地，所述的均相膜電滲析組器中的離子交換膜以及均相陰陽(yáng)膜的單張膜的尺 寸為 400*800mm 或 600*1200mm。
[0016] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0017] 1、由于在離子交換膜中加入一定比例的雙極膜，以及采用權(quán)利要求2所述的高性 能復(fù)合電極，解決了普通電滲析組器的無(wú)調(diào)節(jié)PH值的功能，需另加酸堿進(jìn)行調(diào)節(jié)pH值，導(dǎo) 致物料中增加了其他物料，消耗酸堿的問(wèn)題。
[0018] 2、由于采用在所述的均相膜電滲析組器中采用耐酸堿的彈性隔板，解決了目前雙 極膜裝置料液室相互串漏、外漏、漏電的缺點(diǎn)。
[0019] 3、本發(fā)明中，單張膜尺寸為400*800mm或600*1200mm,單個(gè)膜堆的有效膜面積可 達(dá)50-300m 2。進(jìn)料流量可高達(dá)10-30t/h，pH值調(diào)節(jié)范圍為2-12、電流密度300-1000A/cm2、 膜表面流速3-15cm/s、進(jìn)料壓力為(λ 06-0. 12MPa、其電流效率75-95%。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明的原理示意圖。
[0023] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1、夾緊鋼板；2、極液流道板；3、復(fù)合電極；4、膜堆；CM :陰極膜；AM :陽(yáng) 極膜；BM :雙極膜。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而 本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0025] 實(shí)施例1 :
[0026] 如圖1或圖2所示，選用2毫米厚的純鈦基板進(jìn)行草酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍1微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極3。 采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑為 0. 4mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中30分鐘，再加熱到150°C，加熱時(shí)間為80分鐘。 把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)為3mm，角度為60度。在膜組器中加入1/10 的雙極膜來(lái)代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽(yáng)極，也同時(shí)朝向需要PH調(diào)高的一側(cè)料液；雙極 膜陽(yáng)膜面朝向陰極，也同時(shí)朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0027] 采用600*1200規(guī)格的膜，共300組，有效膜面積150平方，對(duì)等電點(diǎn)pH為8. 5的 一種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量15t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為8. 5、電流密度500A/cm2、膜 表面流速8cm/s、進(jìn)料壓力為0. 06MPa、其電流效率85%。氨基酸物料損失率小于2%。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 如圖1或圖2所示，選用1毫米厚的純鈦基板進(jìn)行蕈酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍2微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極3。 采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑為 0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中40分鐘，再加熱到160°C，加熱時(shí)間為90分鐘。 把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)為4mm，角度為45度。在膜組器中加入1/8的 雙極膜來(lái)代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽(yáng)極，也同時(shí)朝向需要PH調(diào)高的一側(cè)料液；雙極膜 陽(yáng)膜面朝向陰極，也同時(shí)朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0030] 采用600*1200規(guī)格的膜，共100組，有效膜面積50平方，對(duì)等電點(diǎn)pH為6. 5的一 種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量5t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為6. 5、電流密度500A/cm2、膜表面 流速7cm/s、進(jìn)料壓力為0. 07MPa、其電流效率83%。氨基酸物料損失率小于3%。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 如圖1或圖2所示，選用3毫米厚的純鈦基板進(jìn)行萆酸處理，再用電噴濺處理后電 鍍1. 5微米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后成為復(fù)合電極 3。采用了耐酸堿的彈性隔板，板心網(wǎng)格采用了四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，具體加工方法為選用直徑 為0. 5mm增強(qiáng)PVC絲，把絲浸到四氟乙乳液中60分鐘，再加熱到160°C，加熱時(shí)間為90分 鐘。把制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)為4mm，角度為60度。在膜組器中加入 1/20的雙極膜來(lái)代替陰膜。雙極膜陰膜面朝向陽(yáng)極，也同時(shí)朝向需要pH調(diào)高的一側(cè)料液； 雙極膜陽(yáng)膜面朝向陰極，也同時(shí)朝向需要PH調(diào)低的一側(cè)料液。
[0033] 采用600*1200規(guī)格的膜，共200組，有效膜面積100平方，對(duì)等電點(diǎn)pH為7. 5的 一種氨基酸進(jìn)行脫鹽。進(jìn)料流量l〇t/h，經(jīng)膜組器pH值調(diào)節(jié)為7. 5、電流密度300A/cm2、膜 表面流速8cm/s、進(jìn)料壓力為0. 07MPa、其電流效率85%。氨基酸物料損失率小于3%。 [0034] 此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名 稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包 括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施 例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本 權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器，本裝置依次包括：夾緊鋼板（1)，極液流道板 (2)，復(fù)合電極（3)，膜堆（4)，所述的膜堆（4)由陰膜，彈性隔板、陽(yáng)膜交替排列，構(gòu)成液流隔 開(kāi)的濃水室和淡水室的組合，其特征在于所述的膜堆（4)中，部分陰膜由雙極膜取代，雙極 膜與陰膜的比例為1:5-20,所述的雙極膜的陰膜面朝向陽(yáng)極，雙極膜的陽(yáng)膜面朝向陰極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的復(fù)合電極（3)的制造 方法為：用1-3毫米厚的純鈦或鈦合金基板進(jìn)行草酸處理，再用電噴濺處理后電鍍0. 5-2微 米厚的鉬層進(jìn)行底涂，再用鎳釕銥鉭鑰復(fù)合氧化物進(jìn)行涂層8次后形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的彈性隔板（5)為耐酸 堿的彈性隔板，其板心網(wǎng)格為四氟乙烯復(fù)合網(wǎng)，加工方法為選用直徑為〇. 3-0. 5mm增強(qiáng)PVC 絲，把絲浸到四氟乙烯乳液中10-50分鐘，再加熱到120-170°C，加熱時(shí)間為30-120分鐘，把 制成的四氟乙烯復(fù)合絲編制成網(wǎng)，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)為2-6mm，角度為30-60度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均相膜電滲析組器，其特征在于所述的膜堆（4)中單張膜的 尺寸為 400*800mm 或 600*1200mm。
【文檔編號(hào)】C02F1/469GK104445534SQ201410735852
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】金可勇, 胡鑒耿, 金水玉, 高從堦 申請(qǐng)人:杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心有限公司