[发明专利]一种膜、膜堆、装置及方法

说明书

本发明提供一种单种流道制备酸碱的双极膜、膜堆、装置及方法。一种双极膜通过提升双极膜每平方厘米阴离子交换膜的阴离子交换基团总量，使每平方厘米阴离子交换膜的阴离子交换基团总量大于每平方厘米阳离子交换膜的阳离子交换基团总量，实现单种流道内稳定制备酸碱溶液的目的。具有该双极膜的膜堆的电去离子装置，流道简单，无需担心多种流道串水问题，无需关注水压控制问题，可以通过双极膜片设计调节成所需出水的pH值，也可以通过切换电场方向实现相同流道中制备酸碱溶液的目的。一种单种流道制备酸碱的方法，采用具有所述双极膜的电去离子装置在单种流道内进行制酸或者制碱，可以用于水路的清洗和除垢等保养需要，延长双极膜的使用寿命。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种单种流道制备酸碱的双极膜、膜堆、装置及方法。

背景技术

双极膜是一种新型离子交换复合膜，它通常由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜界面层的水分子在反向加电压时离解(又称双极膜水解离)，即将水分解成氢离子和氢氧根离子。利用这一特点，将双极膜与其他阴阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，这种方法称为双极膜电渗析法。双极膜电渗析的最基本应用是从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，料液进入三室电渗析膜堆，在直流电场的作用下，盐阴离子(X^-)通过阴离子交换膜进入酸室，并与双极膜离解的氢离子生成酸(HX)；而盐阳离子(M⁺)通过阳离子交换膜进入碱室，在那里与双极膜离解的氢氧根离子形成碱(MOH)。

现有双极膜电渗析通常有三种流道，包括电极室，酸室和碱室，有的还包括第四种流道，盐室。在工业应用中，这四种流道的进出水都需要分别监测进出口压力和水质，防止不同流道中的水互串，更关键的是碱室中的水很容易结垢，需要特别工艺处理，或者对进水碱度和硬度有很高要求。工艺流程设计需要考虑每种流道的进出水水质和去向，既不能有结垢风险，也要考虑废水排放问题。传统双极膜设计不适合在家用水处理中应用，结构和系统非常复杂，产生的强酸强碱既不安全也不符合排放规范。

因此，针对现有技术不足，提供一种单种流道制备酸碱的双极膜、膜堆、装置及方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种单种流道制备酸碱的双极膜，通过提升双极膜每平方厘米阴离子交换膜的阴离子交换基团总量，实现单种流道内稳定制备酸性溶液或者制备碱性溶液的目的，使得双极膜所构成的电去离子装置能够根据使用需要，在单种流道内稳定制备酸性溶液或者碱性溶液。

本发明的上述目的通过以下技术措施实现。

提供一种单种流道制备酸碱的双极膜，每平方厘米阴离子交换膜中的阴离子交换基团总量大于每平方厘米阳离子交换膜中的阳离子交换基团总量。

优选的，每平方厘米阴离子交换膜中的阴离子交换基团总量是每平方厘米阳离子交换膜中的阳离子交换基团总量的1.05～10倍；

另一优选的，每平方厘米阴离子交换膜中的阴离子交换基团总量是每平方厘米阳离子交换膜中的阳离子交换基团总量的1.05～5倍。

优选的，同一双极膜的阴离子交换膜由多张子阴离子交换膜贴合构成。

优选的，同一双极膜的阳离子交换膜由多张子阳离子交换膜贴合构成。

优选的，构成同一双极膜的阳离子交换膜为单张膜片，阴离子交换膜至少有两张膜片；

阴离子交换膜干膜片的厚度为0.1mm～5mm；阳离子交换膜干膜片的厚度为0.1mm～5mm。

另一优选的，上述阴离子交换膜干膜片的厚度为0.12mm～4mm，阳离子交换膜干膜片的厚度为0.12mm～4mm。