[其他]多电极平面体内串联电渗析器

说明书

本实用新型属于分离领域中的电渗析装置。此器可应用于海水淡化、苦咸水淡化、工业给水脱盐、产品分离、提纯以及废水处理等。

电渗析是在直流电场作用下，利用具有选择透过性的阴、阳离子交换膜，把一路水中的电解质转移到另一路水中去，因而达到脱盐目的。电渗析器结构的主要部件有电极、隔板、离子交换膜以及电极框、配水框和紧固件等。现有技术中的电渗析器，其电极框内只镶嵌一块电极，一对电极框之间只存在着一个电压降。这种结构类型的缺点是流程越长，极限电流密度则越小，单位流程长度下的脱盐率亦越低，靠近入口端有很大的潜力得不到发挥，靠近出口端往往过载，造成极化沉淀。

现有的隔板结构按流道型式分，有短流程无回路和长流程有回路两类。对于由短流程无回路隔板构成的电渗析器，由于隔板内的流程短，一级一段组装不能达到较高的脱盐率，因此目前一般采取体内立体串联或体外台于台之间串联的形式。这种立体串联形式的缺点是水流分布不均匀，容易发生极化沉淀。台与台之间的串联则增加了水头损失和设备投资。对于长流程有回路隔板构成的电渗析器，由于其隔板上有多条具有导流沟槽的绝缘筋条，隔板内的流程长，并多次改变水流方向，因此，其极限电流密度小，水头损失大，单位流程长度下的脱盐率低。而长流程有回路体外串联式电渗析器周围布满了体外串联管道，体积庞大，结构繁杂，实用性差。

本实用新型的任务是制造一种兼有多块互相绝缘电极的平面体内串联式电渗析器，把隔板内的流程截成几段，每段施于不同电压，使电流密度的分布与淡水流浓度分布相一致，充分发挥电渗析器固有的潜力，并且每段液流在进入下一段之前先集流后分流，使水流得以充分混合和均匀分布。因此，极限电流密度增大，单位流程长度下的脱盐率提高，水头损失下降，节约能耗。平面体内串联式电渗析器设备紧凑、结构简单、实用性能好。

本实用新型的具体解决方案是，在电渗析器两端的正负电极框上分别镶嵌多块互相绝缘的电极，一块电极框与离子交换膜结合构成多个电极室；隔板上有相应的绝缘筋条，但筋条上没有导流沟槽；一张隔板与离子交换膜结合构成多个工作隔室；电极框与配水框合为一体；                配水框沟通平面上的各个水力学段，并使之有机地进行分流、集流、再分流、再集流；在电渗析器内的平面水力学段间，浓、淡、极水系统均为体内串联。

本实用新型的具体结构如图1所示。该器主要由紧固件（1）、电极配水框（4）和膜堆（20）（由隔板和离子交换膜组成）等部件组成。每对电极之间安放着的膜堆由交替排列的膜对组成。膜对包括一张阳离子交换膜（6）、一张隔板甲（10）、一张阴离子交换膜（11）和一张隔板乙（12）。隔板长1600毫米，宽800毫米，隔板上有一条绝缘筋条（18），把一张隔板划分为两个水力学段（a）和（b），膜和隔板两端均有进出浓、淡水的孔眼（16），通过隔板的布水槽（17）连结进出水孔眼和隔室流道（a）或（b）。隔板和膜按次序叠装在一起时，对应的孔眼便构成了进出浓、淡水的分集流道（13）、（14）和（13′）、（14′）。电极配水框上有两块互相绝缘的钛涂钌电极（板状或丝状）。每块电极均有相应的接线柱（8），与电极对应的是互相隔开的两个电极隔室（A）和（B）。电极配水框两端的浓、淡水进出口孔眼与膜堆上的孔眼相对应，并通过暗道与浓、淡水的分集器（3）、（5）、（7）、（3′）、（5′）、（7′）沟通。极水的分集流器（9）、（15）、（19）（虚线部分）与（A）及（B）沟通。紧固件与电极配水框之间放置橡皮垫（2）。

此电渗析器工作时，原水通过（7）和（7′）以及（13）和（14）分配到（a）部位上的所有浓、淡隔室。初步浓缩的浓水和脱盐的淡水分别通过（13′）和（14′）以及（3）和（3′）先集流后分配到（b）部位上的所有浓、淡隔室，最后，浓、淡水分别通过（5）和（5′）流出体外。极水自（9）进入一侧暗道并分配到（A）部位上的电极室，然后通过另一侧暗道（19），先集流后分配到（B）部位上的电极室，最后经（15）流出体外。施于正负电极间的电压沿水力学段流程增长而减少，致使其电流密度呈由高到低的分布，恰与淡水流浓度相一致。