[发明专利]阳离子交换膜化学反应器

说明书

技术领域

     本发明涉及一种废水的处理装置。

背景技术

 根据离子交换膜对离子具有选择透过性以及Donnan渗析原理，当无外加电压时，原水中的待去除离子可在膜两侧补偿离子与待去除离子活度比差的驱动下透过膜进入补偿离子溶液，从而实现去除目的。基于Donnan渗析原理，A．D．Fonseca等利用离子交换膜分离饮用水中的硝酸盐和高氯酸盐并采用生物反应器进行处理，在此基础上将处理对象扩展到无机带负电荷污染物和金属离子(汞和砷)。

发明内容

 本发明旨在提供一种并实现高浓度补偿离子溶液的循环使用的阳离子交换膜化学反应器。

本发明所述的阳离子交换膜化学反应器，由依次相连的沉淀池，反应池，受体池和给体池组成，其中受体池和给体池之间具有一层阳离子均相交换膜，阳离子均相交换膜两侧分别设有硅胶板。

优选地，受体池和给体池的容积均为1.4 L。

更优选地，受体池和给体池中均设有搅拌浆。

进一步优选地，所述的搅拌浆直径5 cm，宽度1 cm，距容器底部1 cm。

本发明所述的阳离子交换膜化学反应器能将从受体池进入的Cu²⁺很好地沉淀下来，含高浓度补偿离子的溶液可回流到受体池循环使用，铜的沉淀物也可回收利用，它对废水及饮用水应急处理中有潜在应用价值。

附图说明

图1是本发明阳离子交换膜化学反应器的结构示意图。 

具体实施方式

 实施例一

本发明所述的阳离子交换膜化学反应器，由依次相连的沉淀池1，反应池2，受体池3和给体池4组成，其中受体池3和给体池4之间具有一层阳离子均相交换膜5，阳离子均相交换膜5两侧分别设有硅胶板。

受体池3和给体池4分别由1个聚乙烯塑料矩形容器组装而成，每个容器的有效尺寸为11.5 cm×11.5 cm×10.6 cm，有效容积为1.4 L。2个容器中间夹一层阳离子均相交换膜5。阳离子均相交换膜5有效接触面积为67.5 cm²。阳离子均相交换膜5两侧夹硅胶板并用螺丝6固定以防止渗漏。

本发明运行时，在给体池4一端连续输入含待去除Cu²⁺的污染水，另一端连续排出处理水；受体池3连续输入浓度远高于待去除Cu²⁺浓度的补偿离子溶液(实验中为氯化钾溶液)，同时连续出水。由于阳离子均相交换膜5两侧离子的活度比始终不平衡（活度与浓度成正相关关系)，给体池4中的Cu²⁺在阳离子均相交换膜5两侧离子活度差的推动下连续透过阳离子均相交换膜5进入受体池3，从而达到分离去除的效果；而K⁺则受体池3进入给体池4中以达到电荷平衡。

给体池4和受体池3采用蠕动泵连续输水。两池中的溶液均采用电动搅拌桨进行连续搅动，搅拌桨直径5 cm，宽度1 cm，距容器底部1 cm。

本发明给体池4流出的已处理水可回用或排放，受体池3流出的含高浓度补偿离子(K⁺)和重金属离子(Cu²⁺)的溶液进入反应池2，反应池2内添加碱液(如KOH)或碳酸钾等使重金属离子发生沉淀。重金属离子被去除回收后，含高浓度补偿离子的溶液全部回流至受体池3作为补偿溶液继续使用，以节约药剂及水(溶解药剂用)的成本。