專利名稱：水電解處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電解含有離子的水而得到淡水和各種離子的水電解處理裝置。
背景技術(shù)：
目前，正在研發(fā)各種如下技術(shù):例如從海水等含有離子的被處理水中去除離子而得到飲用水等水的技術(shù)。在這種技術(shù)中，正在開發(fā)各種如下水電解處理技術(shù):通過電極使被處理水通電，從而將離子吸引至電極，由此從被處理水中去除離子。對該水電解處理技術(shù)而言，通過通電能夠任意去除離子，因此能夠提高處理后的水的純度，并且能夠通過水的電解而得到電解水、或離子成分的物質(zhì)(當(dāng)海水時為鈉、氯、食鹽以及具有殺菌作用的次氯酸等)，因此備受矚目。在現(xiàn)有的工廠設(shè)備中采用水電解處理技術(shù)中的電滲析法，該電滲析法通過陽離子交換膜和陰離子交換膜來濃縮吸引在電極的離子，由此從被處理水中去除離子。
在專利文獻(xiàn)I中公開了能夠通過直流穩(wěn)壓電源來施加直流電流或者直流電壓的電滲析裝置。在該電滲析裝置的陽極側(cè)電極和陰極側(cè)電極之間，交替設(shè)置有陽離子交換膜和陰離子交換膜。在這些陽離子交換膜和陰離子交換膜之間，設(shè)置有分成脫鹽室和濃縮室的至少兩室以上的層狀結(jié)構(gòu)，其中，脫鹽室從作為處理對象的海水中回收鈉離子、鉀離子、氯離子，并降低這些濃度，濃縮室回收并濃縮鈉離子、鉀離子、氯離子。另外，分別地，在陽極側(cè)設(shè)置有至少一個夾持于陽離子交換膜的極液室；在陰極側(cè)設(shè)置有至少一個夾持于陰離子交換膜的極液室。該電滲析裝置為 如下裝置:將離子濃縮于電極附近的濃縮室，并從中央部附近的脫鹽室去除離子，由此得到濃縮了的離子和純凈水。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:特開2002-306118號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
在專利文獻(xiàn)I公開的電滲析裝置中，由于作為處理對象的海水交替通過陰離子交換膜和陽離子交換膜而濃縮，因此在裝置內(nèi)產(chǎn)生使剛剛以相同次數(shù)通過陰極和陽極等的被處理水接近于中性的部位。由于在該部位容易引起水中含有的鹽或雜質(zhì)的析出，因此可能引起離子交換膜的堵塞或污濁、以及由此引起的海水壓力上升所導(dǎo)致的離子交換膜的破損等。因此，除了引起這樣的離子交換膜的破損或泄露以及純凈水純度的下降之外，由于需要頻繁進(jìn)行高額的離子交換膜的更換等維修，因此存在維護(hù)成本高額的問題。進(jìn)而，在維修時拆卸以平板狀交替填充的離子交換膜而進(jìn)行，因此不僅伴隨困難還非常費時，維修作業(yè)本身就會成為損壞透過膜或裝置的原因。
由此，本發(fā)明的目的在于，提供一種難以產(chǎn)生污垢或破損，并能夠穩(wěn)定地制造高純度水的水電解處理裝置。
本發(fā)明的其他目的在于，提供一種易于制造、操作、拆卸或更換且能夠低成本地制造和維護(hù)的水電解處理裝置。
解決課題的方法
根據(jù)本發(fā)明，水電解處理裝置具備:處理槽；至少一個陰離子筒，其設(shè)置在該處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陰離子透過膜；至少一個的陽離子筒，其設(shè)置在該所述處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陽離子透過膜；陽極，其在所述陰離子透過膜的所述圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置；陰極，其在所述陽離子透過膜的所述圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置。并且以儲存在所述處理槽內(nèi)的被處理水能夠沿著所述處理槽內(nèi)的所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒的所述圓筒狀的軸方向流通的方式構(gòu)成，在所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒內(nèi)得到離子濃縮的離子濃縮水，并且在所述被處理槽內(nèi)得到純凈水。
如果在陰極和陽極之間通電，則處理槽的被處理水中含有的陰離子透過陰離子透過膜而濃縮在至少一個陰離子筒內(nèi)，陽離子透過陽離子透過膜而濃縮在至少一個陽離子筒內(nèi)，因此被處理水被去除陰離子和陽離子而成為純凈水?？梢栽陉庪x子筒和陽離子筒內(nèi)分別得到濃縮了陰離子和陽離子的離子濃縮水。陰離子透過膜和陽離子透過膜為圓筒狀，由此能夠形成表面積大、離子透過性強的陰離子筒和陽離子筒，制造也容易。對具有圓筒狀透過膜的陰離子筒和陽離子筒而言，由于操作簡便，并且易于拆卸和更換，因此容易更換濃縮在陰離子筒和陽離子筒內(nèi)的離 子濃縮水。而且，維修時的安全性或簡便性也高。由于陰離子透過膜和陽離子透過膜為圓筒狀，并且沒有棱角或邊、成為邊的接縫，因此由污垢、污染、膜的破損、折皺以及接縫而引起的泄露少。特別是，由于在圓筒狀的任意部位，離子的透過量均相等，并且施加有相等的透過壓力，因此難以產(chǎn)生因部位引起的透過性能差，而且易于用表面積來調(diào)整離子的透過量。由陰離子透過膜和陽離子透過膜的每個部位的壓力差而發(fā)生的破損或折皺也少。通過這些作用，在較長時間內(nèi)不用進(jìn)行維修也能夠使用。
優(yōu)選地，陰離子透過膜在單位時間的陰離子透過量、和陽離子透過膜在單位時間的陽離子透過量相等。分別等量的陰離子和陽離子分別通過透過膜，因此等量的陰離子和陽離子從被處理水中去除，從而能夠得到高純度的處理水。
優(yōu)選地，該裝置具備分別與至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒相連接的、用于回收離子濃縮水的兩個鹽類回收槽。由此，能夠在一個槽中回收被處理水中含有的離子，并能夠使系統(tǒng)簡單化，從而使維修簡便成本降低。能夠通過在同一個槽中回收陰離子和陽離子而回收鹽，特別是當(dāng)陰離子筒和陽離子筒回收等量的離子時，鹽類回收槽的液體形成為含有等量的陽離子和陰離子的鹽溶液，由于是中性溶液，因此操作簡便且維修或回收成本也低，從而能夠容易回收鹽。
優(yōu)選地，該裝置具備分別與至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒相連接的、用于回收離子濃縮水的兩個鹽類回收槽。由此，分別能夠回收、處理或者利用濃縮于陰離子筒和陽尚子筒的成分。
優(yōu)選地，至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒具備以如下方式構(gòu)成的封裝構(gòu)件:分別保持陰離子透過膜和陽離子透過膜的圓筒狀的至少兩端，同時使圓筒狀側(cè)面的至少一部分面向被處理水；通過將封裝構(gòu)件的一部分嵌合于開口，能夠以自由裝卸的方式保持至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒。由此，可以通過封裝構(gòu)件非常容易地更換陰離子筒和陽離子筒，并且不需要因維修引起的費時和成本。
優(yōu)選地，至少一個陰離子筒或者至少一個陽離子筒具備在陰離子透過膜或者陽離子透過膜的圓筒兩端與封裝構(gòu)件螺紋結(jié)合的構(gòu)件。由于陰離子筒或者陽離子筒通過螺紋結(jié)合而組裝成濾筒式，因此陰極或者陽極、陰離子透過膜或者陽離子透過膜的更換容易，從而易于處理污垢或磨損，并且在更換時由污垢或磨損引起的事故也少。
優(yōu)選地，至少一個陰離子筒或者至少一個陽離子筒具備固定部，固定部在底面與處理槽螺紋結(jié)合或者嵌合。由此，可以通過螺紋結(jié)合或者嵌合來固定于處理槽，因此容易進(jìn)行裝卸。
優(yōu)選地，至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒的底面固定于處理槽的底面。由此，能夠有效地在底面上配置陰離子筒和陽離子筒，從而得到高效率的處理。
優(yōu)選地，至少一個陰離子筒和至少一個陽離子筒是多個陰離子筒和多個陽離子筒，該多個陰離子筒和該多個陽離子筒以覆蓋處理槽的底面一部分的方式鋪滿配置。由于能夠?qū)?yīng)處理槽的容積以最多數(shù)量高效率地且容易地配置多個陰離子筒和陽離子筒，因此提高處理效率，并容易進(jìn)行維修。
優(yōu)選地，陰極或者陽極由下端開放的圓筒狀構(gòu)成，至少一個陰離子筒或者至少一個陽離子筒具備:從圓筒的上端供給離子濃縮水的單元；從陽離子透過膜或者陰離子透過膜的上端回收離子濃縮水的單元。如果從陰極或者陽極的圓筒的上端供給離子濃縮水，則離子濃縮水從陰極或者陽極的上端流向下端，隨后從陽離子透過膜或者陰離子透過膜的下端流向上端，并從其陽離子透過膜或者陰離子透過膜的上端被回收。由于離子濃縮水的供給和回收均能夠從陰離子筒或者陽離子筒的上端進(jìn)行，因此簡化裝置結(jié)構(gòu)且不占空間。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，如果在陰極和陽極之間通電，則處理槽的被處理水中含有的陰離子透過陰離子透過膜而濃縮在至少一個陰離子筒內(nèi)，陽離子透過陽離子透過膜而濃縮在至少一個陽離子筒內(nèi)，因此被處理水被去除陰離子和陽離子而成為純凈水。分別可以在陰離子筒和陽離子筒內(nèi)得到濃縮陰離子和陽離子的離子濃縮水。陰離子透過膜和陽離子透過膜為圓筒狀，由此能夠形成表面積大、 離子透過性強的陰離子筒和陽離子筒，從而制造也容易。對具有圓筒狀透過膜的陰離子筒和陽離子筒而言，由于操作簡便，并且易于拆卸和更換，因此容易更換濃縮在陰離子筒和陽離子筒內(nèi)的離子濃縮水。而且，維修時的安全性或簡便性也高。由于陰離子透過膜和陽離子透過膜為圓筒狀，并且沒有棱角或邊、成為邊的接縫，因此由污垢、污染、膜的破損、折皺以及接縫而引起的泄露少。特別是，由于在圓筒狀的任意部位，離子的透過量均相等，并且施加有相等的透過壓力，因此難以產(chǎn)生因部位引起的透過性能差，而且易于用表面積調(diào)整離子的透過量。由陰離子透過膜和陽離子透過膜的每個部分的壓力差而發(fā)生的破損或折皺也少。通過這些作用，在較長時間內(nèi)不用進(jìn)行維修也能夠使用。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方案的水電解處理裝置的部分剖視立體圖。
圖2 (a)是表示圖1的水電解處理裝置的陰離子筒的立體圖，圖2 (b)是沿其A-A線的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明第二實施方案的水電解處理裝置的部分剖視立體圖。
圖4 (a)是表示本發(fā)明第三實施方案的陰離子筒的立體圖，圖4 (b)是其分解圖。
圖5是表示圖4的陰離子筒的作用的側(cè)剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明第四實施方案的水電解處理裝置的部分剖視立體圖。
具體實施方式
(第一實施方案)
圖1是表示本發(fā)明第一實施方案的水電解處理裝置的部分剖視立體圖。水電解處理裝置I具備:處理槽2 ;分別作為濾筒單元而構(gòu)成的陰離子筒3和陽離子筒4 ;作為鹽類回收槽的陰離子回收槽9a和陽離子回收槽9b。
處理槽2是可以儲存被處理水20的槽。在本實施方案中，處理槽2為圓筒狀，具備流入口 21和流出口 22，其以如下方式構(gòu)成:被處理水20通過泵(未圖示)從流入口 21供給，并通過從流出口 22排出而流通。作為被處理水20,可以使用含有雜質(zhì)的水,如海水、河水，湖水或者礦泉水等自然水；工業(yè)廢水等廢水；或者工業(yè)用水或水道水等殘留離子等的水等。在本實施方案中，被處理水20是含有食鹽的海水等的水。
處理槽2具備可以插通由陰離子筒3和陽離子筒4所構(gòu)成的濾筒單元并可嵌合固定的開口 23、24。在本實施方案中，在處理槽2的上面以圓形鉆出開口 23和24。
陰離子筒3和陽離子筒4分別主要包括:具有無接縫、光滑表面的圓筒狀陰離子透過膜5和陽離子透過膜6 ;封裝構(gòu)件30a和30b，封裝這些圓筒狀陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的兩端開口。陰離子透過膜5和陽離子透過膜6是分別選擇性地透過陰離子和陽離子的過濾器。在本實施方案中，各個陰離子透過膜5和陽離子透過膜6使用在聚烯烴、苯乙烯或者乙烯基苯類等中具有離子交換基的構(gòu)成原料形成的過濾器，并以外徑60_和長度130_的圓筒狀構(gòu)成，但是關(guān)于尺寸優(yōu)先與后述離子透過量和表面積的關(guān)系而確定，但并不限于該數(shù)值。
將陰離子透過膜5和陽離子透過膜6以如下方式設(shè)置:使陰離子透過膜5在單位時間的陰離子透過量、和陽離子透過膜6在單位時間的陽離子透過量相等。具體地，求出在單位時間和膜單位面積的回收離子質(zhì)量(g/cm2.分)，并分別調(diào)整陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的表面積，使得該離子質(zhì)量和表面積(cm2)的乘積相等。在本實施方案中，通過實驗來求出一個陰離子筒3和一個陽離子筒4分別回收的離子質(zhì)量，并通過陰離子筒3和陽離子筒4的設(shè)置數(shù)量來進(jìn)行調(diào)整，以使離子透過量相等。在本實施方案中，由于陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的、單位面積和單位時間的離子透過量幾乎相等，因此其各表面積也幾乎相同。
在圓筒狀陰離子透過膜5的內(nèi)部，設(shè)置有沿著其軸向延伸的陽極7，在圓筒狀陽離子透過膜6的內(nèi)部，設(shè)置有沿著其軸向延伸的陰極8。對陽極7和陰極8的構(gòu)成材料而言，只要是容易在被處理水20中通電的材料，就不特別限制，可以使用具有導(dǎo)電性的使用各種金屬或碳的材料、或者實施了用于防止腐蝕或雜質(zhì)粘著的各種涂層等的材料。在本實施方案中，陽極7以氧化銥(IrO2)為主要構(gòu)成材料，陰極8以鈦(Ti)為主要構(gòu)成材料，均是兩個板狀電極以V字型鄰接設(shè)置, 面積共計為120_X 50mm,有效面積約為I平方dm。陽極7和陰極8分別通過各通電線51和61與電源(未圖示)相連接，由此可以通電。
圖2 (a)表示陰離子筒3的立體圖，圖2 (b)表示陰離子筒3沿A-A線的剖面圖。陰離子筒3具備分別封裝筒狀陰離子透過膜5的兩端開口的封裝構(gòu)件30a和30b，從而使濾筒單元化。在本實施方案中，封裝構(gòu)件30a和30b是將樹脂作為構(gòu)成原料的兩節(jié)短的圓筒狀構(gòu)件，并在陰離子透過膜5的上下端各嵌合一個，從而成為密封性地封裝其開口的密封構(gòu)件。封裝構(gòu)件30a具備:主體31a，其具有大于陰離子透過膜5的外徑的內(nèi)徑；連接部33a，其設(shè)置于主體31a的上端并具有陰離子筒出口 32a ;嵌合部34a，其在主體31a的下端并具有與陰離子透過膜5內(nèi)徑幾乎相同的外徑。嵌合部34a插入在陰離子透過膜5的開口內(nèi)側(cè)并嵌合。用橡膠或樹脂等具有彈性的環(huán)狀緊固構(gòu)件35a來緊固該部分的陰離子透過膜5的外周，由此密封性地封裝該開口。封裝陰離子透過膜5下端開口的封裝構(gòu)件30b的主體31b、陰離子筒入口 32b、連接部33b、嵌合部34b以及緊固構(gòu)件35b也具有相同結(jié)構(gòu)。通過該結(jié)構(gòu)，能夠得到陰離子透過膜5的上下端被封裝的濾筒單元。陰離子筒入口 32b和陰離子筒出口 32a分別連接有配管37和36。在連接部33a，密封性地插通有與陽極7電連接的通電線51。陽極7在陰離子透過膜5的內(nèi)部被連接部33a和33b支撐。陽離子筒4通過與該陰離子筒3相同的結(jié)構(gòu)而被濾筒單元化。
這些被濾筒單元化的陰離子筒3和陽離子筒4嵌合固定于處理槽2的開口 23和24。在本實施方案中，通過陰離子筒3的密封構(gòu)件30a和陽離子筒4的密封構(gòu)件40a的構(gòu)成材料的樹脂彈性，這些濾筒單元被自由裝卸地保持在開口 23和24。
陰離子回收槽9a通過配管37和36分別與陰離子筒入口 31和陰離子筒出口 32相連接，陽離子回收槽9b通過配管39和38分別與陽離子筒入口 41和陽離子筒出口 42相連接。配管37和39可以通過設(shè)置于陰離子回收槽9a和陽離子回收槽9b的泵(未圖示)的動作、以及閥門90a和90b的開閉來實現(xiàn)流通。
接著，對水電解處理裝置I的作用進(jìn)行說明。
通過流入口 21和流出口 22使被處理水20流通處理槽2，從而在陽極7和陰極8之間通電，此時，被處理水20含有的陰離子被吸引至陽極7，陽離子被吸引至陰極8。在此，陰離子透過膜5只讓陰離子透過，因此陰離子濃縮在陰離子筒3內(nèi)。陽離子透過膜6只讓陽離子透過，因此陽離子 濃縮在陽離子筒4內(nèi)。其結(jié)果，陰離子和陽離子從被處理水20中去除。
在處理槽2內(nèi)，被處理水20從流入口 21流向流出口 22，并沿著陽極7和陰極8的長尺寸方向流通，該陽極7和陰極8沿著陰離子筒3和陽離子筒4的軸方向配置，因此離子含量隨流通而降低。當(dāng)被處理水20從流出口 22排出時，成為離子含量最少的純凈水。
濃縮在陰離子筒3和陽離子筒4內(nèi)的離子濃縮水91和92，分別通過配管36和38而分別回收至陰離子回收槽9a和陽離子回收槽％。本實施方案中，在含有食鹽的被處理水20中含有的離子中，在陰離子回收槽9a回收氯化物離子，在陽離子回收槽9b回收鈉離子。這些離子能夠從離子濃縮水91和92中以氯氣和金屬鈉的形式被回收。通常，停止陰離子回收槽9a和陽離子回收槽9b的泵并關(guān)閉閥門90a和90b，而只在陰離子筒3和陽離子筒4內(nèi)的離子量變多時，使泵以及閥門90a和90b運作。
在本實施方案中，由于陰離子筒3和陽離子筒4被濾筒單元化，因此容易進(jìn)行對處理層2的安裝和拆卸。從而，更換具備陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的構(gòu)件時破損少，容易進(jìn)行維修。所以，能夠保持低廉的設(shè)置費用、維護(hù)費用。從這些設(shè)置和維護(hù)的難易度上來看，本實施方案的水電解處理裝置容易適用于各種各樣的情形和目的，并能夠用于汽車、建材以及家電等的電沉積涂覆、脫鹽或濃縮。
在本實施方案中，由于陽極7和陰極8以V字型配置于陰離子筒3和陽離子筒4，因此與將陽極7和陰極8并行且以互相具有間隔等的方式配置的情況相比，能夠使電極的表面積變大。
作為該實施方案的變形方案，可以設(shè)置兩組以上陰離子筒3和陽離子筒4。如果增加陰離子筒3和陽離子筒4的數(shù)量，增大陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的表面積的總和，則可透過陰離子透過膜5和陽離子透過膜6的離子量變多，濃縮在陰離子筒3和陽離子筒4內(nèi)的鹽類濃縮液91和92的量便增加，因此離子的去除效果得到提高。
也可以省略陰離子回收槽9a、陽離子回收槽9b以及配管36-39。陰離子筒3和陽離子筒4可自由裝卸于處理槽2，因此能夠定期拆卸陰離子筒3和陽離子筒4，并能夠更換筒狀內(nèi)部的離子濃縮液91和92，從而簡化裝置的結(jié)構(gòu)。
陽極7和陰極8可以是其他任意形式。例如，陽極7和陰極8可以為直徑小于陰離子透過膜5或陽離子透過膜6的圓筒狀，并且插通于陰離子透過膜5或陽離子透過膜6的內(nèi)部。例如，為增加電極的表面積，只要是能夠被容納于陰離子筒3和陽離子筒4的直徑的范圍內(nèi)，陰極7或者陽極8的形狀可以形成為其他形狀，如圓筒狀或X字型等，。
封裝構(gòu)件30a、30b、40a以及40b可以是其他任意形式。例如,設(shè)成只露出陰離子透過膜5或陽離子透過膜6的一部分的形式，并將封裝構(gòu)件30a、30b、40a以及40b以樹脂為構(gòu)成材料且將其設(shè)成側(cè)面為網(wǎng)狀或格子狀的圓筒狀，從而將陰離子透過膜5或陽離子透過膜6插通于其圓筒的內(nèi)部。在該情況下，由于陰離子透過膜5或陽離子透過膜6因封裝構(gòu)件30a、30b、40a以及40b而得到保護(hù)，因此破損少。
當(dāng)被處理水20是含重金屬的水時，例如使用電解廢液等時，在陽離子回收槽9b中濃縮重金屬。因此，本實施方案的水電解處理裝置能夠適用于從水中去除重金屬的處理、或用于循環(huán)利用的重金屬的回收。
在該水電解處理裝置中，由電解而產(chǎn)生氫離子，該氫離子具有還原化學(xué)物質(zhì)的作用。例如，對于由蛋白質(zhì)的加水分解或油脂的高熱處理而產(chǎn)生的稱為MCP (Monochloropropanediol:一氯丙二醇)，DCP (Dichloro propanediol:二氯丙二醇)的、可能對人體造成影響的物質(zhì)，能夠通過該還 原作用而進(jìn)行分解。
(第二實施方案)
圖3是表示本發(fā)明第二實施方案的水電解處理裝置的部分剖視立體圖。在該實施方案中，水電解處理裝置IA具備單個鹽類回收槽9c，該單個鹽類回收槽9c通過配管36b和37b與陰離子筒3和陽離子筒4的端部相連接。此外，省略說明與前述一實施方案結(jié)構(gòu)和作用相同的要素。
在該實施方案中，陰離子筒3和陽離子筒4的離子濃縮液93被回收至單個鹽類回收槽9c。陰離子透過膜5在單位時間的陰離子透過量、和陽離子透過膜6在單位時間的陽離子透過量相等，并且，在離子濃縮液93濃縮有等量的陰離子和陽離子，因此在鹽類回收槽9c中含有等量的陰離子和陽離子。在本實施方案中，由于含有等量的氯化物離子和鈉離子，因此回收至鹽類回收槽9c的離子濃縮液93成為食鹽溶液。由于食鹽溶液的pH為中性，因此在操作中幾乎不會對人體或環(huán)境造成影響，從而容易運輸或廢棄等。也可以從食鹽溶液回收食鹽。
除上述附加的特征之外，本方案的作用和效果與上述一實施方案的作用和效果相同。
作為該實施方案的變形方案，可以根據(jù)被處理水中含有的離子價來改變陰離子透過膜和陽離子透過膜的結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)被處理水中含有的離子為Na2CO3時，陽離子透過膜的表面積可以是陰離子透過膜的兩倍，或者設(shè)置兩臺陽離子筒。對被處理水而言，通過電解相對兩個陽離子產(chǎn)生一個陰離子，由此在陽離子筒濃縮兩倍陰離子量的陽離子，因此去除離子的被處理水純度變高，從而能夠在鹽類回收槽中回收含有Na2CO3鹽的中性濃縮水或鹽。
(第三實施方案)
圖4是表示本發(fā)明第三實施方案的陰離子筒的(a)立體圖和(b)其分解圖，圖5是表示圖4的陰離子筒的作用的側(cè)剖面圖。就該實施方案的陰離子筒3A而言，圓筒狀陽極7A插通于圓筒狀陰離子透過膜5，并用一對圓筒狀主體31c和31d密封性地封裝陰離子透過膜5的兩端。
如圖4 (b)所不，陽極7A嵌合于一對主體31c和31d中的一個主體31c。陽極7A為圓筒狀，在一側(cè)端熔接有液體流入口 37c。液體流入口 37c為其直徑小于陽極7A的圓筒狀，并刻有螺紋牙。在陽極7A的另一側(cè)端嵌入有將樹脂作為構(gòu)成原料的底部套管37e。底部套管37e為中空空的蘑菇狀，莖的部分具有與陽極7A大致相同形狀的內(nèi)徑，并可以嵌合于陽極7A。傘形的部分設(shè)置有貫通孔，并且中空部分與外部連通。在液體流入口 37c嵌入有端部套管37f。對端部套管37f而言，其將聚乙烯作為構(gòu)成原料，是內(nèi)徑與液體流入口 37c的外徑大致相同的圓筒。
陽極7A插通于絕緣網(wǎng)70。絕緣網(wǎng)70為將聚丙烯作為構(gòu)成原料的網(wǎng)狀圓筒，其內(nèi)徑略大于陽極7A，長度略小于陽極7A。
在液體流入口 37c插通有主體31c。主體31c為其內(nèi)徑大于陽極7A外徑的圓筒狀，在用于封閉其圓筒一端的端部設(shè)置有可以插通液體流入口 37c的插通孔。將液體流入口 37c插通于該插通孔，并將螺母37d緊固在液體流入口 37c的螺紋牙上，由此將主體31c夾在陽極7A和端部套管37f而緊固。用于封閉圓筒內(nèi)一端的端部另外通過連通孔將圓筒內(nèi)的空間24與配管36連通。
液體流入口 37c的螺紋牙中的一個與通電線51電連接。在該實施方案中采用了焊接，但也可只是卷繞而容易再分解的形式。液體流入口 37c的圓筒狀一端與作為離子濃縮水91的流入口的配管37相連接。
另一側(cè)的主體31d為圓筒狀,圓筒端的一側(cè)具有大于陽極7A圓筒的內(nèi)徑,并具備刻有半徑小于其他部分的螺紋牙的主體螺紋結(jié)合部30f。圓筒端的另一側(cè)被封閉，并具備作為刻有螺紋牙的突出端的固定部36f。固定部36f與刻有螺紋孔的構(gòu)件螺紋結(jié)合，由此能夠固定陰離子筒3A。在本實施方案中，在處理槽2的底部鉆出螺紋孔并固定，由此能夠固定處理槽2。
陰離子透過膜5為 圓筒狀,用封裝構(gòu)件30c和30d緊固其兩端。封裝構(gòu)件30c和30d為環(huán)狀，在內(nèi)徑的大致中間，通過將橡膠作為構(gòu)成原料的環(huán)狀緊固構(gòu)件35c水密緊固陰離子透過膜5，在其剩余的內(nèi)徑形成有刻有可以與主體螺紋結(jié)合部31e的螺紋牙嵌合的螺紋牙的封裝螺紋結(jié)合部30e和30f。
如圖4 (b)所示，當(dāng)組裝該陰離子筒3A時，將陽極7A插通于絕緣網(wǎng)70，接著插通于陰離子透過膜5中，并螺紋結(jié)合主體31c的主體螺紋結(jié)合部31e和封裝螺紋結(jié)合部30e。在另一側(cè)的主體31d也插通陽極7A的另一端，并螺紋結(jié)合主體螺紋結(jié)合部31f和封裝螺紋結(jié)合部30f。陽極7A的底部套管37e與主體31d的被封閉的那側(cè)端相抵接。
如圖5所示，如果離子濃縮水91從液體流入口 37c流入該陰離子筒3A，則離子濃縮水91流通筒狀陽極7A筒內(nèi)的空間23，隨后從陽極7A的下端通過底部套管37e的貫通孔，在陽極7A的筒外側(cè)、陰離子透過膜5、以及主體31d和31c的筒內(nèi)側(cè)之間的空間24流通。陰離子筒3A外部的被處理水20 (圖1和圖3)的陰離子通過陽極7A的電荷被移動至陽極7A側(cè)，透過陰離子透過膜5。并且，該陰離子被濃縮成通過空間24的離子濃縮水91。
此外，在本實施方案中，陽離子筒4除了采用了陰極8和陽離子透過膜6之外，與陰離子筒結(jié)構(gòu)相同。
在該實施方案中，由于在陰離子筒3A的一端設(shè)置有液體流入口 37c和配管36,從而能夠從一側(cè)端進(jìn)行離子濃縮水91的流入和排出，因此容易配置在處理槽2內(nèi)且節(jié)約空間。由此易于進(jìn)行從處理槽2內(nèi)拆卸陰離子筒3A的維修或更換。陰離子筒3A通過陽極7A與陰離子交換膜5的螺紋結(jié)合而被組裝成濾筒式，因此容易進(jìn)行陽極7A或陰離子透過膜5的更換?？梢酝ㄟ^固定部36f的螺紋結(jié)合而固定于處理槽2，由此容易進(jìn)行裝卸。通過這些，易于處理污垢或磨損，并且在更換時由污垢或磨損引起的事故也少。由此，能夠生成高純度水，并容易進(jìn)行維修。
對固定部36f而言，除了螺紋結(jié)合之外，也可以是通過楔形或橡膠等彈力等來嵌合的結(jié)構(gòu)。例如，主體37d的外徑成為固定部36f，在處理槽2的底部設(shè)置有內(nèi)徑與主體37d外徑大致相同的圓筒狀嵌合構(gòu)件，通過將主體37d嵌合于該嵌合構(gòu)件來可將陰離子筒3A固定在處理槽2。通過嵌合構(gòu)件的彈力來可以容易地拆卸主體37d，并且維修簡便。
(第四實施方案)
圖6是表示本發(fā)明第四實施方案的處理槽的部分剖視立體圖。該實施方案中，在處理槽2A縱向設(shè)置有數(shù)量幾乎相同的陰離子筒3A和陽離子筒4A，其中，處理槽2A底面的幾乎所有面被各筒的底面所覆蓋鋪滿。陰離子筒3A和陽離子筒4A與第三實施方案說明的結(jié)構(gòu)相同，其他結(jié)構(gòu)與第一實施方案相同。在圖中所示的例子中，陰離子筒3A為八個，陽離子筒4A為八個，共配置有十六個筒，各電極以并聯(lián)連接的方式與電源連接。陰離子筒3A和陽離子筒4A通過固定部31g螺紋結(jié)合于在處理槽2A底面鉆出的螺紋孔2b。
在該實施方案中，陰離子筒3A和陽離子筒4A相對于處理槽2A的底面面積，其設(shè)置數(shù)量最大，由此去除離子的效果便變高。其他結(jié)構(gòu)和作用效果與圖1所示的實施方案相同。
以上所述的實施方案示例性表示整個本發(fā)明，但并不限于此，本發(fā)明可以以其他各種變形方案和變更方案來實施。由此，本發(fā)明的范圍只限制在權(quán)利要求書以及其等同范圍內(nèi)。
工業(yè)上的應(yīng)用
包括飲用水等生活用水或產(chǎn)業(yè)用水的 制造在內(nèi)，本發(fā)明有助于各種生活用水或各種產(chǎn)業(yè)廢液處理通過電解將這些水中含有物質(zhì)的回收，并且均能夠適用于大、小規(guī)模，因此廣泛用于需要水的領(lǐng)域，而且不僅對生活或產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)，還能夠?qū)Νh(huán)境問題做貢獻(xiàn)。
附圖標(biāo)記說明
1、IA 水電解處理裝置
2、2A 處理槽
2b 螺紋孔
3、3A 陰離子筒
4 陽離子筒
5 陰離子透過膜
6 陽離子透過膜
7、7A 陽極
8 陰極
9a 陰離子回收槽
9b 陽離子回收槽
9c 鹽類回收槽
20 被處理水
21 流入口
22 流出口
23，24 空間
30a、30b、30c、30d、40a、40b 封裝構(gòu)件
30e、30f封裝螺紋結(jié)合部
31a、31b、31c、31d 主體
3 Ie 主體螺紋結(jié)合部
3 Ig 固定部
32a 陰離子筒出口
32b 陰離子筒入口
33a,33b 連接部
34a、34b 嵌合部
35a、35b、35c 緊固構(gòu)件
36、36b、37、 37b、38、39 配管
37c液體流入口
37d 螺母
37e底部套管
37f端部套管
51、61 通電線
70絕緣網(wǎng)
90a、90b 閥門
91、92、93 離子濃縮液
權(quán)利要求
1.一種水電解處理裝置，其特征在于，具備: 處理槽； 至少一個陰離子筒，其設(shè)置在該處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陰離子透過膜； 至少一個的陽離子筒，其設(shè)置在所述處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陽離子透過膜； 陽極，其在所述陰離子透過膜的所述圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置； 陰極，其在所述陽離子透過膜的所述圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置， 并且以儲存在所述處理槽內(nèi)的被處理水能夠沿著所述處理槽內(nèi)的所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒的所述圓筒狀的軸方向流通的方式構(gòu)成， 在所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒內(nèi)得到離子濃縮的離子濃縮水，并且在所述被處理槽內(nèi)得到純凈水。
2.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述陰離子透過膜在單位時間的陰離子透過量、和所述陽離子透過膜在單位時間的陽離子的透過量相等。
3.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，具備與開口相連接的用于回收所述離子濃縮水的單個鹽類回收槽，所述開口設(shè)置在所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒的所述端部中的至少一個端部上。
4.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，具備分別與所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒相連接的、用于回收所述離子濃縮水的兩個鹽類回收槽。
5.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于， 所述處理槽在外壁設(shè)有開口， 所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒具備以如下方式構(gòu)成的封裝構(gòu)件:分別保持所述陰離子透過膜和所述陽離子透過膜的圓筒狀的至少兩端，同時使所述圓筒狀側(cè)面的至少一部分面向所述被處理水， 通過將所述封裝構(gòu)件的一部分嵌合于所述開口，能夠以自由裝卸的方式保持所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒。
6.權(quán)利要求5所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述至少一個陰離子筒或者所述至少一個陽離子筒具備在所述陰離子透過膜或者所述陽離子透過膜的圓筒兩端與所述封裝構(gòu)件螺紋結(jié)合的構(gòu)件。
7.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述至少一個陰離子筒或者所述至少一個陽離子筒具備固定部，所述固定部`在底面與所述處理槽螺紋結(jié)合或者嵌合。
8.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒的底面固定于所述處理槽的底面。
9.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述至少一個陰離子筒和所述至少一個陽離子筒是多個陰離子筒和多個陽離子筒，該多個陰離子筒和該多個陽離子筒以覆蓋所述處理槽的底面一部分的方式鋪滿配置。
10.權(quán)利要求1所述的水電解處理裝置，其特征在于，所述陰極或者陽極由下端開放的圓筒狀構(gòu)成，所述至少一個陰離子筒或者所述至少一個陽離子筒具備:從所述圓筒的上端供給所述離子濃縮水的單元；從所述陽離子透過膜或者所述陰離子透過膜的上端回收所述離子濃縮水的單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種難以產(chǎn)生污垢或破損，并能夠穩(wěn)定地制造高純度水，且易于操作、拆卸或更換，并能夠低成本地制造、維護(hù)的水電解處理裝置。水電解處理裝置具備處理槽；陰離子筒，其設(shè)置在該處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陰離子透過膜；陽離子筒，其設(shè)置在處理槽內(nèi)并具有圓筒狀陽離子透過膜；陽極，其在陰離子透過膜的圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置；陰極，其在陽離子透過膜的圓筒狀的內(nèi)側(cè)沿該圓筒狀的軸方向設(shè)置。并且以儲存在處理槽內(nèi)的被處理水能夠沿著處理槽內(nèi)的陰離子筒和陽離子筒的圓筒狀的軸方向流通的方式構(gòu)成，在陰離子筒和陽離子筒內(nèi)得到離子濃縮的離子濃縮水，并且在被處理槽內(nèi)得到純凈水。
文檔編號B01D61/44GK103168005SQ20118004947
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者大平知范, 尾上晉也, 川嶋賢二 申請人:朋友國際株式會社, 朋友化工株式會社, 川島株式會社