專利名稱：直流脈沖電滲析去液體中離子的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去液體中離子的方法和裝置。
已有的電滲析法去液體中離子采用的都是直流電壓，這就使溶液中離子的遷移能量較低，離子交換膜容易堵塞結(jié)垢，使去離子的效率降低，電能消耗大，離子交換膜的壽命降低。其裝置一般都是在電滲析裝置的脫礦室內(nèi)加離子交換劑相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，但是其離子交換劑再生比較困難，使裝置的運(yùn)行壽命降低。
本發(fā)明的目的是研制一種直流脈沖電滲析去液體中離子的方法及其裝置，該方法采用的直流電脈沖能使液體中離子的遷移能量脈動(dòng)變化，而且高電位時(shí)遷移離子獲得的能量較高，離子交換膜不容易堵塞結(jié)垢，去離子的效率高，消耗的電能少，離子交換膜壽命提高。本發(fā)明的裝置能使離子交換劑再生容易，使裝置的運(yùn)行壽命提高。
本發(fā)明的方法是在電滲析去液體中離子裝置的高電位電極與低電位電極之間加直流電脈沖，該裝置可以是制造去離子水的設(shè)備，也可以是從廢液中提取貴重金屬的設(shè)備，凡是從液體中去除或提取離子的設(shè)備都可采用本方法。直流電脈沖可以是矩形波、方波，或類似矩型脈沖，如梯形脈沖、鐘形脈沖等。直流電脈沖降在電滲析去液體中離子裝置的一個(gè)脫礦室和一個(gè)與其緊鄰的濃縮室之間的壓降為1.5～20V為好。本發(fā)明去液體中離子的裝置是在電滲析器的脫礦室內(nèi)加裝離子交換劑，形成混合去離子裝置，其特征在于在有離子交換劑所在的脫礦室的下部豎向固定至少一個(gè)感應(yīng)公共電極，感應(yīng)公共電極的結(jié)構(gòu)可以是帶孔的金屬片，也可以是金屬網(wǎng)，還可以是金屬絲與離子交換劑的纖維混合編織而成的網(wǎng)。金屬較好的是隋性耐腐的不銹鋼、電解鋼、鋅、鎂，最好當(dāng)然是銀、鉑、金。感應(yīng)公共電極上的孔可以是圓孔或其它形狀的孔，較好的是沒棱角的圓孔。孔的總面積較好是占感應(yīng)公共電極極板表面積的20～80％。在充填離子交換劑的脫礦室中至少裝一個(gè)感應(yīng)公共電極，也可以由離子交換劑隔離分層裝多個(gè)公共感應(yīng)電極，較好是裝1～5個(gè)。公共感應(yīng)電極較好的結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀的金屬編織物，金屬絲的直徑較好是0.1～2.5mm。當(dāng)用多孔性離子交換劑時(shí)，多孔性離子交換劑與感應(yīng)公共電極壓制為一體的結(jié)構(gòu)，感應(yīng)公共電極處在多孔性離子交換劑下端的中間。感應(yīng)公共電極的總面積應(yīng)占離子交換劑片狀總面積的20～80％。將感應(yīng)公共電極的金屬絲與離子交換劑纖維混合編織時(shí)，金屬絲可以是長(zhǎng)絲也可以是短絲，金屬絲的直徑較好是在0.1～2.5mm。
本發(fā)明采用直流電脈沖方法與普通直流電滲析法相比，去離子的效率能提高5～38％，預(yù)防和減緩了離子交換膜的結(jié)垢堵塞，使離子交換膜的工作壽命提高2～50倍。在同樣去離子的效果下，可極大地縮短電滲析槽的長(zhǎng)度或減少電滲析的段數(shù)，而使設(shè)備的體積減小，而且消耗電能也少。本發(fā)明裝置新增設(shè)的感應(yīng)公共電極在保證溶液中離子可遷移通過的條件下，能增加電極的表面積，減小等效電阻，更好地使充填的離子交換劑再生，從而可保持設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)直流脈沖處于高電位時(shí)，公共感應(yīng)電極極板受電場(chǎng)作用發(fā)生靜電感應(yīng)，使極板一面帶正電，另一面帶負(fù)電，類似高低電位的電極，相當(dāng)于增加了電極的表面積。從而使電解水產(chǎn)生大量H+1離子和OH-1離子，脈沖電場(chǎng)與H+1離子共同作用使陽(yáng)離子交換劑再生，脈沖電場(chǎng)與OH-1離子共同作用使陰離子交換劑再生，保證了下部充填的離子交換劑總保持在產(chǎn)水的正常工況，即形成并保持工作層和保護(hù)層。工作層是指具有交換能力并正在工作的樹脂層。保護(hù)層是指尚未參予工作，避免要除去的離子發(fā)生穿透的樹脂層。這樣，處理溶液經(jīng)過最后這部分進(jìn)行了進(jìn)一步的交換和滲析后，可以連續(xù)得到純水。本裝置去離子的效率高，僅消耗電能，不用鹽、堿，不用單獨(dú)再生，正常使用該裝置可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，壽命提高。它還具有節(jié)省電能、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、使用方便、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實(shí)施例二的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實(shí)施例三的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是感應(yīng)公共電極8的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是感應(yīng)公共電極8的金屬絲與離子交換劑7纖維混合編織成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是多孔性離子交換劑7與感應(yīng)公共電極8壓制成為一體的結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例一本實(shí)施例包含直流脈沖電源9、高電位電極13、低電位電極1、多個(gè)陽(yáng)離子交換膜3、多個(gè)陰離子交換膜5、離子交換劑7、感應(yīng)公共電極8、支持片14、邊框11。直流脈沖電源9的一端接在高電位電極13上，另一端接在低電位電極1上。陽(yáng)離子交換膜3與陰離子交換膜5交替地固定在高電位電極室12和低電位電極室2之間，從而形成多個(gè)脫礦室4和濃縮室6。每個(gè)脫礦室4在高電位電極13一側(cè)被陰離子交換膜5限定，在低電位電極1一側(cè)被陽(yáng)離子交換膜3限定。每個(gè)濃縮室6在高電位電極一側(cè)被陽(yáng)離子交膜3限定，在低電位電極一側(cè)被陰離子膜5限定，這些脫礦室4和濃縮室6交替排列。在脫礦室4和濃縮室6及高電位電極室12和低電位電極室2的中心各設(shè)有一個(gè)開口的室邊框11，在脫礦室4中填充有離子交換劑7，在離子交換劑7所在的脫礦室4的下部豎向固定有感應(yīng)公共電極8。離子交換劑可使用陽(yáng)離子交換劑，也可使用陰離子交換劑，還可使用陰陽(yáng)離子的混合物，較好的是陽(yáng)離子交換劑∶陰離子交換劑＝(20～80)∶(80～20)。公共感應(yīng)電極8上開有圓孔15，孔15的總面積占感應(yīng)公共電極極板8表面積的75％。在脫礦室4和濃縮室6及高電位電極室12和低電位電極室2中加裝有具有彈性的并能讓液體很好通過的支持片14，支持片14用來平衡離子交換劑對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜的膨脹壓力，從而使陰陽(yáng)離子交換膜與離子交換劑之間保持很好的接觸，并保持濃縮室6或電極室具有一定寬度，保護(hù)陰陽(yáng)離子交換膜不被撐破。欲脫礦溶液經(jīng)進(jìn)液管18，再經(jīng)流量計(jì)G進(jìn)入每個(gè)脫礦室4的上端內(nèi)，脫礦后的溶液由脫礦室4下底的產(chǎn)出液管16相連的電導(dǎo)儀C排出，清洗液由進(jìn)液管17通進(jìn)低電位電極室2、高電位電極室12和每個(gè)濃縮室6的下端內(nèi)。濃縮液由低電位電極室2、高電位電極室12和每個(gè)濃縮室6的上端經(jīng)出液管10排出。
實(shí)施例二本實(shí)施例包含直流脈沖電源9、高電位電極13、低電位電極1、陽(yáng)離子交換膜3，直流脈沖電源9的一端接高電位電極13，另一端接在低電位電極1上，陽(yáng)離子交換膜3固定在高電位電極13和低電位電極1的中間。本實(shí)施例主要用于提純貴重金屬的正離子或濃縮負(fù)離子。
實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例二的不同點(diǎn)是將陽(yáng)離子交換膜3換成陰離子交換膜5，其它組成和連接關(guān)系不變。本實(shí)施例主要用于提純貴重的負(fù)離子或濃縮正離子。
權(quán)利要求
1.直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于在電滲析去液體離子裝置的高電位電極(13)與低電位電極(1)之間加有直流電脈沖(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于直流電脈沖降在電滲析去液體中離子裝置的一個(gè)脫礦室(4)和一個(gè)與其緊鄰的濃縮室(6)之間的壓降為1.5～20V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于直流電脈沖是矩形波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于直流電脈沖是方形波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于直流電脈沖是梯形波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的方法，其特征在于直流電脈沖是鐘形波。
7.直流脈沖電滲析去液體中離子的裝置，在電滲析器的脫礦室(4)內(nèi)加裝離子交換劑(7)，其特征在于在離子交換劑(7)所在的脫礦室(4)的下部豎向固定有至少一個(gè)感應(yīng)公共電極(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的裝置，其特征在于感應(yīng)公共電極(8)的結(jié)構(gòu)是金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔(15)的總面積是感應(yīng)公共電極(8)表面積的20～80％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的裝置，其特征在于感應(yīng)公共電極(8)的結(jié)構(gòu)是金屬絲與離子交換劑(7)的纖維混合編織而成的網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流脈沖電滲析去液體中離子的裝置，其特征在于多孔性離子交換劑(7)與感應(yīng)公共電極(8)壓制成為一體。
全文摘要
直流脈沖電滲析去液體中離子的方法,該方法是在電滲析去離子裝置的高電位電極13與低電位電極1之間加有直流電脈沖。本裝置在離子交換劑所在的脫礦室內(nèi)4的下部豎向固定至少一個(gè)感應(yīng)公共電極8。感應(yīng)公共電極是金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用本方法與普通直流電滲析法相比,去離子的效率能提高5～38%,預(yù)防和減緩了離子交換膜的結(jié)垢堵塞,使離子交換膜的工作壽命提高2～50倍。本裝置離子交換劑不用單獨(dú)再生。它還具有節(jié)電、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D61/48GK1264612SQ0010129
公開日2000年8月30日 申請(qǐng)日期2000年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月15日
發(fā)明者冀旺年 申請(qǐng)人:冀旺年