[发明专利]一种浓差渗析装置

说明书

技术领域

本发明涉及到浓差渗析装置。

背景技术

浓差渗析属于一种由溶液浓度不同而引起的电解质离子穿过渗透膜向低浓度一侧迁移的物理现象。渗析速率与浓度差的大小有关，浓差越大，渗析的过程越快，否则就越慢。因为渗析以浓差作为推动力，所以扩散速度比较慢。在化工上主要用于有机和无机电解质的分离和纯化。在环境工程方面主要用于酸、碱废液的处理和回收。

由于浓差渗析过程不需消耗其他动力，属于低能耗传质、分离过程。但另一方面，浓差渗析速率较慢，其装置非常庞大，且耗用离子交换膜数量多，投资费用大。因此，一直难以得到大规模应用。

发明内容

本发明提出在浓差渗析装置的料液和接受剂流道中充填树脂珠，以加快离子迁移的浓差渗析装置。

本发明的技术方案如下：

一种浓差渗析装置，如图1所示，它有料液流道和接受剂流道两个流道，两个流道内充填有离子交换树脂珠，两个流道之间由与离子交换树脂珠相同类型的离子交换膜相隔，例如：料液流道和接受剂流道中充填阳离子交换树脂，则两流道间以阳离子离子交换膜相隔；料液流道和接受剂流道中充填阴离子交换树脂，则两流道间以阴离子离子交换膜相隔，料液流道和接受剂流道分别有进口和出口，料液和接受剂可以是逆向流动。

上述的浓差渗析装置，所述的料液流道和接受剂流道外可以有保温装置或加热装置。

当电解质料液和接受剂分别以一定流速逆向通过流道时，由于料液中央阳离子浓度远高于接受剂，受该浓度差驱使，料液中的阳离子向阳离子交换膜靠近，并穿过阳离子交换膜到达接受剂中，形成接受液流出，料液的流出液中该种阳离子的浓度则大大降低，表现出流出液酸碱度的变化。根据离子交换原理，离子在树脂珠上的交换反应速度非常快，而在流道液层中的迁移速度则远低于离子交换反应速度。因此，在流道中充填树脂珠后可大大提高总的离子迁移速度，其速度是未充填树脂珠装置的3-4倍，即可大大加快浓差渗析的单位处理能力。

附图说明

图1为本发明的浓差渗析装置示意图，其中：1为离子交换树脂珠；2为离子交换膜；3为料液流道；4为接受剂流道。

具体实施方式

以下通过实施例进一步说明：

实施例1

实验装置如图1所示 ，料液流道（3）和接受剂流道（4）充填的树脂为732型强酸性阳离子交换树脂珠（1），两流道间的离子交换膜隔膜为HF101型阳离子交换膜（2）。两流道的横截面积均为141cm²，充填的强酸性离子交换树脂珠的直径为0.5-1.2mm（市售树脂质量指标）。对比装置的结构、膜材料和尺寸与实验装置相同，但未充填树脂珠。

配制料液为10%硫酸钠溶液，接受剂为0.5%硫酸。在运行5小时后，调节流速，控制料液流出液pH为1.6-1.7，在其指标稳定运行5小时后，测量流出液流速为547ml/h，而用于对比的未充填树脂的装置流速为161ml/h，可计算得充填离子交换树脂珠的装置比常规装置渗析速率快3.4倍。

实施例2

实验装置如图1所示 ，料液流道（3）和接受剂流道（4）充填的树脂为717型强碱性阴离子交换树脂珠（1），两流道间的离子交换膜隔膜为HF201型阴离子交换膜（2）。两流道的横截面积均为141cm²,充填的强酸性离子交换树脂珠的直径为0.5-1.2mm（市售树脂质量指标）。对比装置的结构、膜材料和尺寸与实验装置相同，但未充填树脂珠。

配制料液为10%氯化钠溶液，接受剂为1%氢氧化钠。在运行5小时后，调节流速，控制料液流出液pH为12.2-12.4，在其指标稳定运行5小时后，测量流出液流速为999ml/h，而用于对比的未充填树脂装置流速为238ml/h，可计算得充填装置比常规装置渗析速率快4.2倍。