專(zhuān)利名稱(chēng):壓濾型電滲析裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種壓濾型電滲析裝置，其中，不增大泄漏電流就增大槽內(nèi)的濃縮室和除鹽室的數(shù)量，減小設(shè)置面積，增強(qiáng)每一個(gè)槽的除鹽濃縮能力。其中，用堆疊(5)劃分被組裝在電池槽內(nèi)的多個(gè)對(duì)，由此在陰極框(1)和陽(yáng)極框(3)之間能夠排列很多膜組，能夠顯著增大電池槽每一個(gè)槽的膜面積。具有如下構(gòu)造：在中間框(40)設(shè)置開(kāi)口部(43)，在不屏蔽來(lái)自配置在兩端的陰極框(1)和陽(yáng)極框(3)的各電極的電流的前提下，在中間框(40)的開(kāi)口部(43)形成的通電面流動(dòng)有電流。通過(guò)一對(duì)中間框(40)形成的堆疊(5)具有將濃縮液及除鹽液?jiǎn)为?dú)供給至堆疊、單獨(dú)自堆疊排出的液體導(dǎo)入部(31A、31B)，阻斷經(jīng)由室框內(nèi)管道與其他堆疊(5)的液體流通。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
壓濾型電滲析裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種壓濾型電滲析裝置，尤其涉及不增大泄漏電流就增大槽內(nèi)的濃縮室和除鹽室的數(shù)量、減小設(shè)置面積，還能增大每一個(gè)槽的除鹽濃縮能力的壓濾型電滲析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，使用了離子交換膜的電滲析裝置的結(jié)構(gòu)如下:以隔著室框的方式交替層疊陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜，并將所形成的層疊體排列在電極之間，然后通過(guò)緊固框緊固兩端，從而在內(nèi)部交替形成濃縮室和除鹽室。
[0003]對(duì)于在這樣的電滲析裝置中使用的緊固器具而言，主流是采用對(duì)每一個(gè)槽用螺栓螺母進(jìn)行緊固的方式。由于該螺栓緊固型電池槽是在室框?qū)嶓w部的外側(cè)排列緊固螺栓來(lái)進(jìn)行緊固的形態(tài)，因此，螺栓的緊固力不會(huì)直接傳遞至室框?qū)嶓w部，而是經(jīng)由緊固框而傳遞力，從而會(huì)導(dǎo)致緊固框產(chǎn)生撓曲變形。如果該緊固框的撓曲變形變大，則會(huì)導(dǎo)致應(yīng)緊固的室框?qū)嶓w部產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致外部泄漏、內(nèi)部泄漏這樣的不良情況發(fā)生。
[0004]因此，為了抑制緊固框在緊固時(shí)的撓曲變形，緊固框需要可應(yīng)對(duì)緊固壓力的板厚，因此，具備能覆蓋電極板的大小(例如，30mm?50mm厚度)的鐵板。并且，為了增強(qiáng)強(qiáng)度在該鐵板面施加有加強(qiáng)肋。
[0005]電滲析裝置的每一槽的能力由室框尺寸、濃縮室和除鹽室的數(shù)量所決定，該螺栓緊固型電滲析裝置的電池槽內(nèi)的濃縮室和除鹽室的數(shù)量考慮如下因素來(lái)決定:由緊固器具發(fā)生撓曲所引起的內(nèi)部泄漏量、外部泄漏量的增大及由通電面電壓和管道之間的電壓差引起的泄漏電流損失以及由泄漏電流引起的膜、室框的發(fā)熱損傷等。
[0006]對(duì)于泄漏電流損失，很多文獻(xiàn)提出了其計(jì)算式。例如，根據(jù)非專(zhuān)利文獻(xiàn)I，公知有如下內(nèi)容:如果增多濃縮室和除鹽室的數(shù)量，則泄漏電流量成正比地增大，導(dǎo)致電流效率惡化。在此，利用濃縮室框、陽(yáng)離子交換膜、除鹽室框、陰離子交換膜的組合，分別形有一個(gè)濃縮室和一個(gè)除鹽室。并且，該組合為作為電滲析發(fā)揮功能的最小單位，以下定義為“對(duì)”。
[0007]泄漏電流損失由于電池槽結(jié)構(gòu)、所處理的液體組成、所組裝的對(duì)的數(shù)量的不同而不同，在為濃縮海水所代表的一般液體組成的情況下，所組裝的對(duì)的數(shù)量為每一個(gè)槽具有150對(duì)?300對(duì)左右。
[0008]對(duì)于每一個(gè)槽的膜面積而言，若考慮用于減少內(nèi)部泄漏量、外部泄漏量的緊固框的形狀，進(jìn)一步而言，考慮到處理性、維護(hù)性的緊固器具的形狀和最佳重量，通常，室框尺寸為0.5m2，每一層的最大膜面積為150m2左右。
[0009]另外，例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所述，還提出有如下電池槽形式:在液壓式緊固器具內(nèi)，用具備中間框和電極的電極框夾入多個(gè)對(duì)，而構(gòu)成一個(gè)單元，排列多個(gè)該單元，并將整體緊固為一體。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:用于工程的離子交換膜(作者:八幡屋正)昭和57年11月25日第一版發(fā)行(共立出版株式會(huì)社)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200520015796.4號(hào)公報(bào)【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]實(shí)用新型要解決的問(wèn)題
[0016]然而，作為螺栓緊固型電池槽的電池槽內(nèi)組裝方法，以往采取如下方法:將電池槽90度旋轉(zhuǎn)并在緊固框上搭載正電極框室后，以除鹽室框、陽(yáng)離子交換膜、濃縮室框、陰離子交換膜的順序交替層疊室框和交換膜，搭載負(fù)電極框室后搭載緊固框，通過(guò)螺栓螺母進(jìn)行緊固。
[0017]在這種形態(tài)的緊固方法中，在增加了所組裝的對(duì)的數(shù)量時(shí)，可設(shè)想到如下情況:不僅增加了組裝高度，螺栓的長(zhǎng)度也會(huì)變長(zhǎng)，不容易實(shí)現(xiàn)均勻的緊固，組裝和拆卸操作的維護(hù)性非常差。因此，現(xiàn)實(shí)中不可實(shí)施。
[0018]在增加組裝的對(duì)的數(shù)量時(shí)，不僅增大泄漏電流損失，降低電流效率，而且，該泄漏電流在室框內(nèi)分配器(日文二一夕一)周邊部引起焦耳熱的蓄熱。并且，有時(shí)引起膜和室框的發(fā)熱損傷，發(fā)生很大的損壞。
[0019]由此，在增強(qiáng)處理能力時(shí)，采取排列多個(gè)螺栓緊固型電池槽來(lái)應(yīng)對(duì)的方案，但實(shí)際上需要寬廣的設(shè)置面積。
[0020]另一方面，在上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)I的情況下，由于各個(gè)單元每個(gè)都需要電極，因此設(shè)備成本、電力消耗較高，配線和配管也會(huì)變得復(fù)雜。另外，有可能導(dǎo)致泄漏電流損失大，電流效率惡化。
[0021]本實(shí)用新型是鑒于這種現(xiàn)有課題而提出的，其目的在于提供一種壓濾型電滲析裝置，其不增大泄漏電流，就增大槽內(nèi)的濃縮室和除鹽室的數(shù)量，且減小設(shè)置面積，增大每一個(gè)槽的除鹽濃縮能力。
[0022]用于解決問(wèn)題的方案
[0023]因此，本實(shí)用新型(第一方案)的壓濾型電滲析裝置具備:多個(gè)堆疊，所述多個(gè)堆疊配置在陽(yáng)極和陰極之間；以及緊固器具，其對(duì)該堆疊進(jìn)行緊固，其特征在于，所述堆疊是在一對(duì)中間框之間配置多個(gè)對(duì)而構(gòu)成的，所述對(duì)是將陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜隔著室框交替地排列而形成的包括一個(gè)濃縮室和一個(gè)除鹽室的對(duì)，在所述中間框具有:液體導(dǎo)入部，其相對(duì)于所述濃縮室和除鹽室供給、排出液體；以及開(kāi)口部，其為在所述陽(yáng)極和陰極之間通電的通電面。
[0024]將陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜隔著室框交替地排列，從而形成包括一個(gè)濃縮室和一個(gè)除鹽室的對(duì)。該壓濾型電滲析裝置中，通過(guò)用堆疊劃分被組裝在電池槽內(nèi)的多個(gè)對(duì)，由此，能夠在陽(yáng)極和陰極之間排列很多對(duì)，能夠顯著增大電池槽每一個(gè)槽的膜面積。并且，通過(guò)一對(duì)中間框形成的堆疊具有將濃縮液及除鹽液?jiǎn)为?dú)供給至堆疊、單獨(dú)自堆疊排出的液體導(dǎo)入部，阻斷與其他堆疊之間的被處理液的流通。
[0025]在形成于中間框的開(kāi)口部的通電面沒(méi)有屏蔽在陽(yáng)極陰極之間流動(dòng)的電流從而流動(dòng)有電流。由此，無(wú)需在中間框裝備電極，從而能夠降低設(shè)備成本、電壓，從而能夠減少電力消耗。
[0026]另外，在本實(shí)用新型(第二方案)中，在配置于所述堆疊內(nèi)的多個(gè)對(duì)的中央具有用于屏蔽液流的屏蔽室。
[0027]由于在配置于堆疊內(nèi)的多個(gè)對(duì)的中央配置了沒(méi)有管道孔的屏蔽室，因而屏蔽堆疊內(nèi)管道液的流通，將堆疊內(nèi)的對(duì)分為兩個(gè)組。這樣，形成在開(kāi)口部的通電面和管道孔之間的電壓差將會(huì)減少，不引起因泄漏電流而導(dǎo)致的膜和室框的發(fā)熱損傷就能夠使堆疊內(nèi)的對(duì)的數(shù)量倍增。
[0028]而且，在本實(shí)用新型(第三方案)中，所述堆疊具備用于保持所述對(duì)的層疊狀態(tài)的臨時(shí)緊固螺栓。
[0029]臨時(shí)緊固螺栓安裝在每個(gè)堆疊，通過(guò)適度地臨時(shí)緊固螺栓，由此，堆疊內(nèi)的多個(gè)室框和膜的層疊物在堆疊移動(dòng)時(shí)保持該狀態(tài)而不會(huì)發(fā)生脫落。
[0030]而且，在本實(shí)用新型(第四方案)中，在所述緊固器具具有:固定框;移動(dòng)框，其朝向該固定框移動(dòng)自如；以及滑桿，其連續(xù)設(shè)置于所述固定框，所述移動(dòng)框和所述中間框沿著所述滑桿移動(dòng)自如。
[0031]在緊固器具緊固時(shí)，移動(dòng)框和中間框容易沿著滑桿移動(dòng)自如。因此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的緊固，在解除緊固時(shí)，堆疊不會(huì)從緊固器具脫落，在維護(hù)方面有利。
[0032]而且，在本實(shí)用新型(第五方案)中，所述陽(yáng)極的材質(zhì)是將銥、或銥和鉭、或銥的氧化物和鉑的氧化物涂布在鈦材上并進(jìn)行燒制而成的。
[0033]而且，在本實(shí)用新型(第六方案)中，所述陰極的材質(zhì)為SUS304、或SUS316或碳。
[0034]而且，在本實(shí)用新型(第七方案)中，所述堆疊內(nèi)的對(duì)的數(shù)量為50對(duì)?400對(duì)。
[0035]而且，在本實(shí)用新型(第八方案)中，所述堆疊的中間框之間的運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為130伏以下。
[0036]而且，在本實(shí)用新型(第九方案)中，所述緊固器具的緊固壓力在所述移動(dòng)框的每單位面積呈現(xiàn)的壓強(qiáng)為0.1MPa?0.6MPa。
[0037]實(shí)用新型的效果
[0038]如上說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)用新型(第一方案)，具備多個(gè)堆疊和用于緊固堆疊的緊固器具，在中間框具有:液體導(dǎo)入部，其相對(duì)于濃縮室和除鹽室供給、排出液體；以及開(kāi)口部，其為在陽(yáng)極和陰極之間通電的通電面。因此，壓濾型電滲析裝置通過(guò)利用堆疊對(duì)組裝在電池槽內(nèi)的多個(gè)對(duì)進(jìn)行劃分，能夠在陽(yáng)極和陰極之間排列較多的對(duì)，能夠顯著地增大電池槽的每一個(gè)槽的膜面積。并且，在形成于中間框的開(kāi)口部的通電面沒(méi)有屏蔽在陽(yáng)極陰極之間流動(dòng)的電流從而流動(dòng)有電流。由此，無(wú)需在中間框裝備電極，從而能夠降低由設(shè)備成本、電壓，從而能夠減少電力消耗。
[0039]S卩，不增大泄漏電流就能夠增加在槽內(nèi)組裝的對(duì)的數(shù)量，并能夠減小設(shè)置面積，還能夠增大每一個(gè)槽的除鹽濃縮能力。
【附圖說(shuō)明】

[0040]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方式的壓濾型電滲析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0041 ]圖2是堆疊的組裝結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖3是膜室框排列圖(有屏蔽室)。
[0043]圖4是中間框的外觀圖(有屏蔽室)。
[0044]圖5是格子狀構(gòu)造物的放大圖。
[0045]圖6是室框的結(jié)構(gòu)圖。
[0046]圖7是膜室框排列圖(沒(méi)有屏蔽室)。
[0047]圖8是中間框的外觀圖(沒(méi)有屏蔽室)。
[0048]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0049]1、3、電極框;5、堆疊；7、移動(dòng)框;9、固定框；15、滑桿；17、液壓加壓桿；20、緊固器具;21、濃縮室框;23、除鹽室框;25、陽(yáng)離子交換膜;27、陰離子交換膜;30、對(duì);31A、31B、液體導(dǎo)入部；32、管道孔;35、屏蔽室；37、被處理液;40、中間框;43、63、開(kāi)口部;45、格子狀構(gòu)造物;49、臺(tái)階部;53、堆疊臨時(shí)緊固螺栓;63、開(kāi)口部;65、分配器;67、網(wǎng)；100、壓濾型電滲析裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0050]以下，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出本實(shí)用新型的實(shí)施方式的壓濾型電滲析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖1中，在壓濾型電滲析裝置100的陰極框I和陽(yáng)極框3之間以互相鄰接的方式配置有多個(gè)堆疊5。陰極框I具備未圖示的陰極板和陰極液體導(dǎo)入部，另外，陽(yáng)極框3具備未圖示的陽(yáng)極板和陽(yáng)極液體導(dǎo)入部。
[0051]在陰極框I的左端抵接有移動(dòng)框7，在陽(yáng)極框3的右端抵接有固定框9。在固定框9的下端固定有水平連結(jié)桿U，在該水平連結(jié)桿11的左端固定有立設(shè)連接桿13。并且，在固定框9和立設(shè)連接桿13之間安裝有與水平連結(jié)桿11平行的滑桿15?；瑮U15配置在固定框9和立設(shè)連接桿13各自的跟前側(cè)和進(jìn)深側(cè)的兩側(cè)部。
[0052]在立設(shè)連接桿13貫通有液壓加壓桿17，在移動(dòng)框7上被該液壓加壓棒17從左方施加有按壓力。通過(guò)該按壓力，堆疊5被緊固于移動(dòng)框7和固定框9之間。利用移動(dòng)框7、固定框
9、水平連結(jié)桿11、立設(shè)連接桿13、滑桿15、液壓加壓桿17構(gòu)成緊固器具20。
[0053]接著，圖2示出堆疊的組裝結(jié)構(gòu)圖，圖3示出膜室框排列圖。
[0054]在圖2及圖3中，交替層疊濃縮室框21、除鹽室框23、陽(yáng)離子交換膜25、陰離子交換膜27，從而利用這些層疊的膜和室框形成發(fā)揮作為電滲析功能的最小單位即對(duì)30。并且，在層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊體的兩端配置有中間框40，由此構(gòu)成一個(gè)功能單位，該中間框40具備液體導(dǎo)入部31A、31B。
[0055]另外，在層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊體的中央配置有在周?chē)痪哂泄艿揽?2的屏蔽室35。像這樣對(duì)于配置有屏蔽室35時(shí)的中間框40的液體導(dǎo)入部31來(lái)說(shuō)，例如，液體導(dǎo)入部31A為濃縮室用，液體導(dǎo)入部31B為除鹽室用。在管道孔32流通著從液體導(dǎo)入部31A、31B導(dǎo)入的堆疊內(nèi)被處理液37。
[0056]接著，圖4示出中間框的外觀圖。
[0057]圖4中，在中間框40的框體41的中央形成有開(kāi)口部43。在該開(kāi)口部43裝備有格子狀構(gòu)造物45。如圖5的放大圖所示，該格子狀構(gòu)造物45具有將板以格子狀組裝而成的構(gòu)造。管道孔32經(jīng)由通孔47而分別與液體導(dǎo)入部31A、31B連通。
[0058]在框體41的兩側(cè)部安裝有L字狀的臺(tái)階部49。在該臺(tái)階部49的上方及下方分別形成有基座51。并且，在該基座51安裝有圖1所示的堆疊臨時(shí)緊固螺栓53。
[0059]接著，對(duì)室框進(jìn)行說(shuō)明。在圖6的室框的結(jié)構(gòu)圖中，在室框21、23的框架部61的中央形成有四邊形形狀的開(kāi)口部63。在與開(kāi)口部63連通的管道孔32嵌合有用于保證液體流路的分配器65。在該分配器65刻制有多條細(xì)槽。
[0060]在開(kāi)口部63的內(nèi)側(cè)配置有成為室框21、23的流路部的間隔件的塑料制的網(wǎng)67。該網(wǎng)67是為了不使陽(yáng)離子交換膜25和陰離子交換膜27彼此粘結(jié)在一起且分散被處理液而設(shè)置的。
[0061]接著，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的壓濾型電滲析裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0062]如圖1所示，壓濾型電滲析裝置100通過(guò)利用堆疊5劃分被組裝在電池槽內(nèi)的多個(gè)對(duì)，由此，能夠在陰極框I和陽(yáng)極框3之間排列很多膜組，能夠顯著地增大電池槽的每一槽的膜面積。
[0063]換言之，是如下形態(tài):隔著配置在兩端的中間框40臨時(shí)固定相當(dāng)于以往的螺栓緊固電池槽的一個(gè)槽的量的多個(gè)對(duì)，并構(gòu)成堆疊5，通過(guò)這樣的方法，能夠?qū)⒁酝穆菟ňo固電池槽的多個(gè)槽排列在壓濾型電滲析裝置100的一個(gè)槽內(nèi)。
[0064]與專(zhuān)利文獻(xiàn)I示出的形態(tài)大不相同的是，具有這樣的構(gòu)造:在中間框40設(shè)置開(kāi)口部43，不屏蔽來(lái)自配置在兩端的陰極框I和陽(yáng)極框3的各電極的電流，就在形成于中間框40的開(kāi)口部43的通電面上流動(dòng)有電流。由此，無(wú)需在中間框40裝備電極，能夠降低設(shè)備成本、電壓，從而能夠減少電力消耗。
[0065]作為陰極框I和陽(yáng)極框3的電極的材質(zhì)，通?？梢圆捎酶鞣N材質(zhì)，然而，作為陽(yáng)極優(yōu)選采用耐久性良好的銥.涂布.鈦電極、銥.鉭.涂布.鈦電極或銥.鉑.涂布.鈦電極等。當(dāng)然，這些金屬可以是氧化物，也可以通過(guò)電鍍或熱分解(燒制)而形成。
[0066]另一方面，作為陰極，不銹鋼較好，SUS304、SUS316等廉價(jià)而優(yōu)選，在使用腐蝕性較強(qiáng)的酸類(lèi)等時(shí)，更優(yōu)選使用碳。但是，作為陰極如果使用上述的陽(yáng)極的材質(zhì)，那么在短時(shí)間內(nèi)會(huì)被腐蝕，有可能無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0067]在每個(gè)堆疊5安裝有堆疊臨時(shí)緊固螺栓53，通過(guò)適度臨時(shí)緊固螺栓，能夠使堆疊5內(nèi)的多個(gè)室框21、23以及膜25、27的層疊物在堆疊移動(dòng)時(shí)保持該狀態(tài)而不會(huì)發(fā)生脫落。并且，期望具有這樣的構(gòu)造:將堆疊5移動(dòng)到緊固器具20并利用液壓加壓進(jìn)行緊固后，能夠除去堆疊臨時(shí)緊固螺栓53。
[0068]而且，期望的是，從緊固器具20卸下堆疊5時(shí)，在減緩液壓加壓的緊固壓力之前，能夠臨時(shí)固定，作為堆疊臨時(shí)緊固螺栓53，優(yōu)選采用緊固容易的節(jié)桿花籃螺柱。
[0069]中間框40是一種兼顧各種功能的室框，該中間框40具有的功能為:作為堆疊5的緊固框的功能、朝向堆疊5內(nèi)的室框21、23的液體導(dǎo)入部的功能、阻斷堆疊5之間的管道液的流通的功能。
[0070]中間框40適度緊固多個(gè)室框21、23和膜25、27的層疊物，并且在保持該狀態(tài)的同時(shí)還兼顧用于安裝于緊固器具20或從緊固器具20拆卸的功能，從耐藥性、加工性，強(qiáng)度等的角度出發(fā)，作為材質(zhì)，適合PVC(氯乙烯樹(shù)脂)、CPVC(氯化氯乙烯樹(shù)脂)、PP (聚丙烯樹(shù)脂)、PE (聚乙烯樹(shù)脂)、FRP(纖維強(qiáng)化塑料)等樹(shù)脂制的材質(zhì)。
[0071]考慮到作為構(gòu)造體的強(qiáng)度、防止臨時(shí)固定時(shí)的變形、確保液體導(dǎo)入構(gòu)造構(gòu)筑用的流動(dòng)性及加工性，中間框40的厚度71優(yōu)選為20mm?60mm。如果為了減小液體阻力并減少電壓損失而使厚度過(guò)度變薄，將會(huì)缺乏強(qiáng)度、流動(dòng)性、加工性，如果過(guò)厚，液體阻力會(huì)增大，電壓損失變大。對(duì)中間框40的尺寸沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選寬度為600mm?800mm，高度為1200mm?3500mmo
[0072]對(duì)于通過(guò)一對(duì)中間框40形成的堆疊5，每一個(gè)堆疊分別具有獨(dú)自供給、排出液體的液體導(dǎo)入部31A、31B，具有阻斷經(jīng)由室框內(nèi)管道與其他堆疊5進(jìn)行液體流通的構(gòu)造。
[0073]S卩，如圖2所示，在堆疊5內(nèi)配置有屏蔽室35時(shí)，是在各中間框40具備濃縮室用的液體導(dǎo)入部31A和除鹽室用的液體導(dǎo)入部31B這兩者的構(gòu)造。
[0074]另一方面，如圖7所不，如果在堆疊5內(nèi)沒(méi)有配置屏蔽室35時(shí)，成為在一個(gè)中間框40設(shè)置濃縮室用的液體導(dǎo)入部31A，在另一個(gè)中間框40設(shè)置除鹽室用的液體導(dǎo)入部31B。圖8示出了在該堆疊5內(nèi)沒(méi)有配置屏蔽室35時(shí)的中間框的外觀圖。
[0075]為了盡量減小阻力，優(yōu)選的是，將在中間框40的開(kāi)口部43形成的通電面設(shè)為流動(dòng)有濃縮液的構(gòu)造。另外，可以與中間框40鄰接地配置離子交換膜，但優(yōu)選地，該離子交換膜選擇離子可向中間框40側(cè)移動(dòng)的膜。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)能夠減小中間框40的電阻，并且能夠防止因除鹽室特有的水分解反應(yīng)(日文:水解離反応)而生成結(jié)晶，從而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0076]另外，對(duì)于屏蔽室35，與中間框40同樣地，優(yōu)選在屏蔽室的兩側(cè)也配置濃縮室框，從而使其成為流動(dòng)有濃縮液的構(gòu)造。另外，可以與屏蔽室35鄰接地配置離子交換膜，但優(yōu)選地，該離子交換膜選擇能夠離子可向屏蔽室35側(cè)移動(dòng)的膜。
[0077]而且，通過(guò)在中間框40的開(kāi)口部43裝備的格子狀構(gòu)造物45，能夠防止由離子交換膜向通電面的下落所造成的膜損傷。
[0078]因此，該格子狀構(gòu)造物45具有呈格子狀組裝縱深73為20mm?60mm且厚度75為5mm?15mm的板而成的構(gòu)造，該網(wǎng)格尺寸77優(yōu)選為40mm?180mm。該格子狀構(gòu)造物45和中間框40的開(kāi)口部43的內(nèi)框優(yōu)選為通過(guò)焊接、咬入等來(lái)固定的、具有強(qiáng)度的構(gòu)造。
[0079]如圖1所示，堆疊5及移動(dòng)框7包括臺(tái)階部49這一構(gòu)造，從而具有在緊固器具20的滑桿15上掛住該臺(tái)階部49的突設(shè)部分而懸掛的構(gòu)造。
[0080]通過(guò)該形狀，緊固時(shí)移動(dòng)框7、陰極框1、陽(yáng)極框3、堆疊5在滑桿15上容易地滑動(dòng)。因此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的緊固，在解除緊固時(shí)不會(huì)使堆疊5從緊固器具20脫落，從而在維護(hù)方面有利，因此優(yōu)選。
[0081]由于具備滑桿15，能夠以使堆疊5在安裝后的移動(dòng)以及緊固時(shí)的滑動(dòng)良好的方式均勻地緊固。通過(guò)使移動(dòng)框7的形狀具有與陰極框1、陽(yáng)極框3相等的尺寸，從而使緊固部與螺栓緊固不同，使緊固力直接施加于室框?qū)嶓w部，因此，能夠使緊固框的變形也變少，從而獲得均勻的緊固。
[0082]緊固壓力根據(jù)室框的材質(zhì)、形態(tài)，使用的膜的種類(lèi)而有些許不同，但以極力防止朝向外部的漏液(外部泄漏)為目的進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選移動(dòng)框7的單位面積的緊固壓力為0.1MPa?1.010^。另外，對(duì)于移動(dòng)框7的尺寸無(wú)特別限制，考慮室框21、23、膜25、27、中間框40等的制作性，優(yōu)選寬度為500mm?1500mm，高度為I OOOmm?3000mm。
[0083]假設(shè)組裝在該緊固器具20的電滲析槽的每一個(gè)槽的最大有效膜面積。能夠在電池槽內(nèi)組裝的最大的對(duì)的數(shù)量根據(jù)通過(guò)堆疊劃分來(lái)減少泄漏電流損失、通過(guò)堆疊劃分來(lái)防止因膜管道之間的電壓差引起的泄漏電流導(dǎo)致的室框和膜的發(fā)熱損傷來(lái)決定。泄漏電流損失由于電池槽構(gòu)造、所處理的液體組成、所組裝的對(duì)的數(shù)量的不同而不同。
[0084]在為濃縮海水所代表的一般液體組成的情況下，所組裝的對(duì)的數(shù)量為每一個(gè)堆疊為150對(duì)，在層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊物的中央配置切斷液流的屏蔽室35，從而使對(duì)的數(shù)量倍增即每一個(gè)堆疊為300對(duì)，對(duì)于組裝在緊固器具20的堆疊5的數(shù)量，在整個(gè)電壓的允許值為600V以下時(shí)，考慮到膜管道之間的電壓差而為8個(gè)堆疊。
[0085]另外，考慮到室框21、23的制作性等，能夠組裝的室框21、23的通電面尺寸為2.0m2左右。因此，每一臺(tái)壓濾型電滲析裝置100的全有效膜面積為4800m2左右。
[0086]這樣，在為壓濾型電滲析裝置100的情況下，將對(duì)的數(shù)量增加至以膜面積比率計(jì)為螺栓緊固類(lèi)型的大致20倍左右。但是，整體電壓的允許值600V是基于舊高電壓的電處理容易度而選定的。
[0087]在裝備有一臺(tái)液壓加壓機(jī)的緊固器具20通常是如下形態(tài):組裝2個(gè)?10個(gè)堆疊5，在其兩端配置陰極框I和陽(yáng)極框3。在各堆疊5通常使用構(gòu)成50對(duì)至400對(duì)的陽(yáng)離子交換膜25、陰離子交換膜27。
[0088]堆疊5具有能夠獨(dú)自供給、排出液體的液體導(dǎo)入功能，具有阻斷各堆疊5之間的室框內(nèi)管道之間的液體流通的構(gòu)造。
[0089]由此，泄漏電流損失與組裝在槽中的對(duì)的總數(shù)無(wú)關(guān)，由組裝在堆疊5內(nèi)的對(duì)30的數(shù)量、堆疊的個(gè)數(shù)、導(dǎo)入液的配管構(gòu)造等所決定，使這些優(yōu)化后，能夠減少泄漏電流損失。而且，通過(guò)阻斷各堆疊5之間的室框內(nèi)管道之間的液體流通的構(gòu)造，能夠降低形成在中間框40的開(kāi)口部43的通電面的電壓和管道孔32之間的電壓差，并且能夠在防止泄漏電流引起的膜、室框的發(fā)熱損傷的同時(shí)，提高運(yùn)轉(zhuǎn)電壓。
[0090]而且，通過(guò)在堆疊5內(nèi)的層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊物的中央配置不具有管道孔32的屏蔽室35，由此，阻斷了堆疊內(nèi)被處理液37的流通，將堆疊5內(nèi)的對(duì)30分為兩個(gè)組。由此，能夠降低被形成在開(kāi)口部43的通電面的電壓和管道孔32之間的電壓差，且不引起由泄漏電流導(dǎo)致的膜、室框的發(fā)熱損傷就能夠使堆疊5內(nèi)的對(duì)30的數(shù)量倍增。
[0091]在增加被組裝在中間框40之間的對(duì)的數(shù)量時(shí)，泄漏電流損失增大，電流效率降低。電流效率的降低會(huì)影響生產(chǎn)成本，但不會(huì)對(duì)電池槽主體造成機(jī)械性損壞，在運(yùn)轉(zhuǎn)上無(wú)大障礙。然而，如果增加被組裝在中間框40之間的對(duì)的數(shù)量，堆疊5內(nèi)電壓也上升，形成在開(kāi)口部43的通電面的電壓和管道孔32之間的電壓差導(dǎo)致的泄漏電流也增大，由于該泄漏電流而在分配器65的周邊部81發(fā)生焦耳熱的蓄熱，有時(shí)引起膜25、27和室框21、23的發(fā)熱損傷，發(fā)生很大的損壞。
[0092]泄漏電流損失由于電池槽結(jié)構(gòu)、所處理的液體組成、所組裝的對(duì)的數(shù)量的不同而不同，如上所述，很多文獻(xiàn)中也介紹過(guò)該關(guān)系式。然而，實(shí)際情況是關(guān)于泄漏電流導(dǎo)致的膜、室框的發(fā)熱損傷沒(méi)有記載。該泄漏電流引起的發(fā)熱是由在膜中流動(dòng)的電流引起的，且流動(dòng)的電流量由通電面和管道之間的電位差和膜阻抗所決定，因而受到通電面和管道之間的距離(接近分配器的長(zhǎng)度)、液體組成、膜厚度、管道形狀等的影響。
[0093]對(duì)于形成在開(kāi)口部43的通電面和管道孔32之間的電位差而言，如果電池槽運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為V伏，則電位從陰極側(cè)成正比上升，在陽(yáng)極側(cè)變成V伏，管道電位為V/2伏。例如，電池槽運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為600V時(shí)，組裝在電滲析槽的對(duì)的兩極側(cè)產(chǎn)生300V的通電面和管道之間的電位差，因此，有時(shí)會(huì)發(fā)生室框21、23和膜25、27的發(fā)熱引起的損傷。
[0094]中間框40能夠通過(guò)阻斷堆疊5之間的管道液的流通來(lái)依次劃分管道電壓，例如，通過(guò)使用中間框40而將所述運(yùn)轉(zhuǎn)電壓600V的電池槽的對(duì)30劃分為六個(gè)堆疊，此時(shí)，形成在各開(kāi)口部43的通電面和管道孔32之間的電位差降低至50V。而且，在層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊體的中央配置不具有管道孔32的屏蔽室35，由此，能夠屏蔽堆疊5內(nèi)的被處理液37的流通，將堆疊5內(nèi)的對(duì)30分到兩個(gè)組。
[0095]由此，能夠?qū)⑿纬稍陂_(kāi)口部43的通電面和管道孔32之間的電壓差進(jìn)一步降低至25V，能夠防止室框21、23和膜25、27發(fā)熱引起的損傷。在分配器65也發(fā)生該焦耳熱引起的發(fā)熱，但由于液體流量較多，因而被液流冷卻，分配器65處不產(chǎn)生發(fā)熱。但是，在該周邊部81，會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱量和放熱量的平衡而引起溫度上升，并引起室框21、23和膜25、27的發(fā)熱損傷。
[0096]由此，運(yùn)轉(zhuǎn)電壓需要使用不會(huì)使室框21、23和膜25、27發(fā)生發(fā)熱損傷的電壓來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)電池槽樣式，由于管道形狀等不同而多多少少會(huì)產(chǎn)生不同，堆疊5內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)電壓優(yōu)選為130V以下。
[0097]另外，在為該堆疊5內(nèi)的層疊多個(gè)對(duì)30而成的層疊體的中央配置有不具有管道孔32的屏蔽室35的形態(tài)的情況下，組裝在堆疊5內(nèi)的對(duì)30的數(shù)量?jī)?yōu)選為50對(duì)?400對(duì)。在不配置屏蔽室35時(shí)，所組裝的對(duì)30的數(shù)量?jī)?yōu)選為50對(duì)?200對(duì)。
[0098]在為50對(duì)以下的情況下，在中間框40的液體導(dǎo)入部的形狀上，中間框40的液體導(dǎo)入部配管彼此之間發(fā)生碰撞而有可能無(wú)法組裝，因而優(yōu)選50對(duì)以上。另外，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)電壓的限制以及組裝后的處理性，對(duì)30的數(shù)量?jī)?yōu)選為400對(duì)以下。
[0099]【實(shí)施例】
[0100]以下說(shuō)明本實(shí)用新型的壓濾型電滲析裝置的實(shí)施例，但是本實(shí)用新型不限于該實(shí)施例。
[0101]作為配置于兩端的電極框1、3的電極的材質(zhì)，陽(yáng)極選用銥.涂布.鈦制的材質(zhì)，陰極選用SUS316。除鹽室、濃縮室、屏蔽室用的室框尺寸為:寬度1120m、高度2300mm、厚度
0.56mm，開(kāi)口部63的面積為1.78m2。室框框架部61使用了聚烯烴系熱塑性彈性體制的且在單面突出有肋的格子狀肋片。在開(kāi)口部63安裝通過(guò)擠塑法(日文:氺卜口 V法)制造的聚丙烯制網(wǎng)。
[0102]作為對(duì)30，準(zhǔn)備了除鹽室用的室框23、濃縮室用的室框21、制鹽用陽(yáng)離子交換膜(AGC工程株式會(huì)社制造CS0)及制鹽用陰離子交換膜(AGC工程株式會(huì)社制造AS0)。并且，通過(guò)中間框40將1800對(duì)劃分為六個(gè)堆疊5。而且，在配置于堆疊5內(nèi)的300對(duì)的中央組裝了屏蔽室35。
[0103]堆疊劃分中使用的中間框40的厚度71為40mm，并且中間框40用FRP樹(shù)脂制造。裝備在中間框40的開(kāi)口部43的格子狀構(gòu)造物45具有將縱深73為40mm、厚度75為1mm的板呈格子狀組裝而成的構(gòu)造，其網(wǎng)格尺寸77為130_。
[0104]在中間框40及屏蔽室35的兩側(cè)配置濃縮室框21，從而設(shè)為在中間框40及屏蔽室35流動(dòng)有濃縮液的結(jié)構(gòu)。另外，作為與中間框40及屏蔽室35鄰接的離子交換膜，安裝了離子可向中間框40及屏蔽室35側(cè)移動(dòng)的膜。
[0105]各堆疊5利用作為堆疊臨時(shí)緊固螺栓53的節(jié)桿花籃螺柱固定后，將其移動(dòng)至在兩端配置有電極框1、3的緊固器具20。緊固器具20采用液壓加壓，作為緊固壓力，以移動(dòng)框7的單位面積的緊固壓力為0.3MPa的方式來(lái)實(shí)施了緊固。
[0106]并且，使用了該壓濾型電滲析裝置100實(shí)施了濃縮海水電滲析。作為運(yùn)轉(zhuǎn)條件，電池槽運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為550V，堆疊5內(nèi)電壓為90V，運(yùn)轉(zhuǎn)電流為600A，除鹽室內(nèi)海水液流速為8cm/sec，溫度為20°C，在此條件下實(shí)施了運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0107]其結(jié)果，能夠以高達(dá)電流效率90%的效率獲得了200g/L的NaCl濃縮海水作為濃縮液。另外，在連續(xù)進(jìn)行電滲析運(yùn)轉(zhuǎn)I個(gè)月后，拆卸電滲析槽后觀察內(nèi)部，結(jié)果，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)由于離子交換膜25、27和室框21、23的發(fā)熱引起的異常。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓濾型電滲析裝置，其具備:多個(gè)堆疊，所述多個(gè)堆疊配置在陽(yáng)極和陰極之間；以及緊固器具，其對(duì)該堆疊進(jìn)行緊固，其特征在于， 所述堆疊是在一對(duì)中間框之間配置多個(gè)對(duì)而構(gòu)成的，所述對(duì)是將陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜隔著室框交替地排列而形成的包括一個(gè)濃縮室和一個(gè)除鹽室的對(duì)，在所述中間框具有:液體導(dǎo)入部，其相對(duì)于所述濃縮室和所述除鹽室供給、排出液體；以及開(kāi)口部，其為在所述陽(yáng)極和所述陰極之間通電的通電面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 在配置于所述堆疊內(nèi)的多個(gè)對(duì)的中央具有用于屏蔽液流的屏蔽室。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述堆疊具備用于保持所述對(duì)的層疊狀態(tài)的臨時(shí)緊固螺栓。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 在所述緊固器具具有:固定框;移動(dòng)框，其朝向該固定框移動(dòng)自如；以及滑桿，其連續(xù)設(shè)置于所述固定框， 所述移動(dòng)框和所述中間框沿著所述滑桿移動(dòng)自如。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述陽(yáng)極的材質(zhì)是將銥、或銥和鉭、或銥的氧化物和鉑的氧化物涂布在鈦材上并進(jìn)行燒制而成的。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述陰極的材質(zhì)為SUS304、或SUS316或碳。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述堆疊內(nèi)的對(duì)的數(shù)量為50對(duì)?400對(duì)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述堆疊的中間框彼此之間的運(yùn)轉(zhuǎn)電壓為130伏以下。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓濾型電滲析裝置，其特征在于， 所述緊固器具的緊固壓力在所述移動(dòng)框的每單位面積呈現(xiàn)的壓強(qiáng)為0.1MPa?0.6MPa。
【文檔編號(hào)】B01D61/46GK205700164SQ201620394945
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】松村幸夫
【申請(qǐng)人】Agc工程株式會(huì)社