[发明专利]一种同步去除饮用水硬度及有害金属的电微滤装置体系

说明书

本发明涉及饮用水安全保障领域，特别涉及一种可用于饮用水中硬度与有害金属同步去除的电微滤装置体系。所述用于饮用水中硬度与有害金属同步去除的电微滤装置体系中料液池通过导管与第一泵体连接，第一泵体通过导管与阴极室连接，阴极室通过导管与压力表连接，压力表通过导管与第二泵体连接，第二泵体通过导管与阳极室连接，阳极室通过导管与第三泵体连接。本发明利用阴极室、膜表面、膜孔内部的强碱性氛围使碳酸钙沉淀，沉淀过程中有害金属离子产生共沉淀，产生的难溶晶体同步被微滤膜截留。阴极出水流经阳极腔室，保证整体出水为中性，达到饮用水标准。膜通量明显下降时，可对阴阳极进行倒极，并对膜电极施加反向水流，膜通量可完全恢复。

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种可用于饮用水中硬度及有害金属去除的电化学反应装置。

背景技术

人们的生活中离不开饮用水，饮用水质对人的身体健康和生命安全有至关重要的影响。饮用水中硬度过大会对人体造成一定的伤害，因此，需要对硬度超标的水体进行硬度去除。此外，饮用水中的有害金属污染也是一个不可忽视的问题。

各种天然水中不同程度地溶解有多种矿物质和气体。雨、雪水降落到地面，并流入河、湖、沟渠与池塘，不断溶解土壤和岩石中的钙、镁、硫、氯等物质，因此，河、湖水中的矿物质要比雨雪水中的矿物质多，硬度也大。如果雨雪水或河湖水渗入地下，由于通常流经的路途比河水要长，沿途溶解的矿物质种类和数量也比较多，所以地下水的硬度又比雨雪水与河湖水的硬度高。在日常生活中，用硬水洗衣物不仅肥皂不易起泡沫，丧失了去污能力，而且还能使纤维变硬、发脆，损坏衣物。用高硬水洗澡后，头发、皮肤有发粘的感觉。当一个人长期饮用低硬水一旦改用高硬水时，就可能出现暂时性的肠胃功能紊乱。近年来，饮用水硬度升高，是肾结石发病率增长的一个原因。在工业生产上，纺织印染工业使用硬水，既浪费肥皂，又容易造成次品及废品，增加了生产成本。硬水不能用来进行化学实验，也不能制取化学试剂、药品和针剂。锅炉使用硬水，就会在炉内和管道上生成水垢，不但耗费燃料，而且还影响锅炉寿命，甚至会引起爆炸事故。

有害金属污染是当今世界需要解决的水污染问题之一。有害金属主要有重金属和放射性核素两大类。由于矿山开采，金属加工，金属冶炼以及生产废水的排放，化石燃料的燃烧等因素，重金属会进入到天然水体中。由于核能源生产比如铀矿石的开采、核燃料制造等过程，以及放射性同位素及其辐照源、射线装置等在工业、医学和科研领域的广泛应用，一些放射性核素进入天然水体中。由于重金属毒性大，在环境中不易被代谢，易被生物富集并有生物放大效应等特点，会严重危害饮用水安全。

目前，人们对饮用水中硬度的去除和水体中有害金属污染问题已有相对深入的研究，同时采取了多种方法对水体进行处理和修复。

对于处理水体中硬度的去除主要有药剂软化法、离子交换法、膜软化法、微电解法等方法。药剂软化法是根据溶度积原理，向水中加入化学试剂使水中的钙镁离子沉淀，从而降低地下水硬度，达到地下水软化的目的。药剂软化法的缺点是出水残留硬度高、需加酸调节，泥渣量过多。离子交换法是去除水中阳离子的常用方法，原理是水中的离子经过离子交换树脂时在库伦力的作用下会将树脂上带有同种电荷的离子进行替换，附着在离子交换树脂上，从而达到去除水中离子的作用。此种方法的优点是方法简单，效果明显，去除率高，出水水质好、处理量大和无对环境的二次污染，缺点是离子交换树脂易受污染氧化失效，需要再生，再生时操作繁琐，需要更换树脂，费用高而目进水需要预处理。膜软化法原理是依靠特殊高分子半透膜作为介质，然后外部条件施加一定的压力，使溶液中的某些溶质或水渗透出来，从而达到软化分离的目标。在膜软化法中原水通过半透膜时，原水溶液中组分不会变化，且饮用水不易生成有毒附作物、能量损耗低和对处理水质要求低，因此该法具有管理方便、简单高效和占地面积小等诸多优点，在工业水和饮用水设计处理工艺方式中进行了普遍应用。但膜污染问题是一个亟需解决的问题。利用微电解法进行水软化时，装置内会发生微电解反应，使得阴极附近产生一个碱性区域，将水中钙、镁离子沉淀在处理装置内，从而软化系统内的水体。这是一种新兴的水体软化的方法，该方法无需添加化学药剂，清洁无污染，反应条件温和，能耗低，且装置易于自动化管理，是一种绿色的水体除硬方法。