专利名称：导离子性能改良的电除盐器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用可导离子增强网布的异相离子交换膜的电除盐器，属于膜分离的技术领域。
技术背景电除盐(EDI)技术是在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，来实现离子的去除或者浓缩。电除盐器有板框式和卷式两种基本类型。在专利CN2394705Y中，介绍了一种卷式的电除盐器组件。电除盐装置(EDI)是由交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜构成淡水室和浓水室，并和电极构成极水室。其淡水室填充了离子交换树脂、浓水室、极水室填充了离子交换树脂或惰性网布等以构成水的流道。
在电除盐装置中，浓水室通常是依靠浓水中所含离子导电，形成电流。而且浓水室填充有惰性网格以形成流道，这样提高了浓水室的电阻，增加了装置的电耗。当进水中离子含量不足时，还需要在浓水室中额外加盐甚至填充离子交换树脂等材料，以提高浓水室的电导率，降低膜堆电阻。例如，美国专利US6284124公开了一种电除盐装置，在浓水室中填充有离子交换树脂和电活性介质以取代常用的惰性网格，这样提高了浓水室的导离子性能，从而降低了整个装置的电耗，但是如此结构配置较为复杂，使得浓水室的厚度大大增加，相对缩小了装置单位体积中淡水室的空间，从而降低了整个装置的产水效率。
又如，有人申请了一种离子交换网膜，其多功能离子交换网膜兼有离子交换膜和隔板两者特征和功能，采用该离子交换网膜组装的电渗析装置无需再填充网布板，在一定程度上也改善了电渗析装置的导离子性能。但是由于该膜密封周边为平整平面，这样往往造成加工困难或加工工艺繁琐，而且填充树脂不便，只能用于板框式的水处理器。尤其是整个离子交换网膜采用同种材料制成，即网膜的周边和凹凸不平的中间部分为同一种材料制成，因此，若采用导离子性能好的材料制网膜在提高离子交换效率的同时却难以保证网膜的强度，若采用强度好的材料制网膜再提高网膜强度的同时由于增强材料的堆积影响了离子的交换效率，难以同时兼顾网膜的离子交换效率和强度。
又如，有人申请了一种离子交换网膜，其多功能离子交换网膜兼有离子交换膜和隔板两者特征和功能，采用该离子交换网膜组装的电渗析装置无需再填充网布板，在一定程度上也改善了电渗析装置的导离子性能。但是由于该膜密封周边为平整平面，这样往往造成加工困难或加工工艺繁琐，而且填充树脂不便，只能用于板框式的水处理器。尤其是整个离子交换网膜采用同种材料制成，即网膜的周边和凹凸不平的中间部分为同一种材料制成，因此，若采用导离子性能好的材料制网膜在提高离子交换效率的同时却难以保证网膜的强度，若采用强度好的材料制网膜再提高网膜强度的同时由于增强材料的堆积影响了离子的交换效率，难以同时兼顾网膜的离子交换效率和强度。尤其是整个离子交换网膜采用同种材料制成，即网膜的周边和凹凸不平的中间部分为同一种材料制成，因此，若采用导离子性能好的材料制网膜在提高离子交换效率的同时却难以保证网膜的强度，若采用强度好的材料制网膜在提高网膜强度的同时由于增强材料的堆积影响了离子的交换效率，难以同时兼顾网膜的离子交换效率和强度。
发明内容
本实用新型解决了现有技术存在的采用惰性增强网布增强的异相离子交换膜膜面电阻大或电除盐器(EDI)中的极水或者浓水室填充惰性网格引起装置电阻大，使电耗增加，以及在浓水室和淡水室中掺杂特殊的电活性介质，致使浓水室厚度大大增加、装置的单位体积中淡水室的空间相对缩小，从而降低了整个装置的产水效率，或现有的离子交换膜难以同时兼顾网膜的离子交换效率和强度等问题，提供了一种设计合理，采用可导离子增强网布，兼顾离子交换效率和网膜强度异相离子交换膜的电除盐器。能减小膜面电阻，使电除盐器电耗降低，离子传递速度加快；并且基本不改变浓淡水室的空间大小，提高异相离子交换膜电除盐器的除盐性能。将增强网布采用可导离子材料制成，可弥补因惰性网布增大的膜面电阻，提高了异相离子交换膜的传递离子性能；另一方面直接将可导离子材料制成增强网布不会增加增强网布的厚度，从而不改变浓淡水室的空间大小，不会影响异相离子交换膜电除盐器的产水效率。
本实用新型主要是通过以下技术方案解决的包括正负电极和设于正负电极间的交替布置的异相离子交换膜，分别构成浓水室、淡水室和极水室，所述的异相离子交换膜至少一侧压覆有可导离子增强网格。这样既提高了离子交换膜的强度，减小了膜的溶胀率，又减小了异相离子交换膜的膜面电阻，提高了异相离子交换膜的离子传递性能；另一方面直接将可导离子材料制成增强网布不会增加增强网布的厚度，从而不改变浓淡水室的空间大小，不会影响异相离子交换膜电除盐器的产水效率。可导离子网格的处理的方法可采用各种与制备离子交换膜类似的工艺，包括但不限于在网布上粘结离子交换树脂颗粒或者粉末，粘结不同长度离子交换纤维或其它导离子材料，以网布为基材进行涂覆、交联、接枝等。
作为优选，所述的可导离子增强网布部分压入膜片中，在膜片表面形成一定的不平整度，有助于形成流道，增大了膜接触面积，增加膜面的湍流，改善浓差极化，减轻结垢倾向，提高了离子的脱除效率。或所述的增强网布与膜片点接触或线接触，点接触包括十字状点接触或其它的点接触。增强网布与膜片间采用点接触或采用增强网布部分压入膜片中，可在增强离子交换膜强度的同时增大离子交换膜的水流通道，增大离子交换膜的效率。
作为优选，所述相邻布置的表面不平整的异相离子交换膜间的可导离子增强网格的间隙构成浓水室或淡水室。这样，在生产装配电除盐器式就可省略掉隔板网，简化了电除盐器的结构。
作为优选，所述的可导离子增强网格的目数为10目-100目，网线的直径为0.05mm-3mm。
作为优选，所述的可导离子增强网布为阳离子型网布或阴离子型网布。
作为优选，所述的异相离子交换膜两侧分别压覆有可导离子增强网布，所述的可导离子增强网布均为阳离子型网布或阴离子型网布或为阳离子型网布和阴离子型网布组合。
作为优选，所述的异相离子交换膜以浓水管为中心卷制成圆柱体状，交替布置于圆柱形金属壳体之中；或所述的异相离子交换膜呈叠片状交替布置于正负电极之间，整个装置呈板框式结构。
因此，本实用新型具有如下有益效果采用了导离子的增强网布，既提高了膜的强度，又降低了膜面电阻，从而降低电渗析或者电除盐(EDI)装置的电耗，淡水室所装填的离子交换树脂和离子交换膜之间的接触面积增大，增加膜面的湍流，改善浓差极化，减轻结垢倾向，提高了离子的脱除效率，提高装置的性能；而且装置实施非常简便，浓水室可无需加盐或填充离子交换材料和惰性网布，基本不改变浓淡水室的空间大小，提高整个装置的电除盐性能和产水效率。本实用新型适用于电子、电力、化工、医药、食品、轻工、重工及环保等行业中脱盐，纯水制备、分离提纯和水再利用等方面。
附图1是本实用新型异相离子交换膜的一种分解结构示意图；附图2是附图1的断面结构示意图；附图3是本实用新型异相离子交换膜的另一种分解结构示意图；附图4是附图3的断面结构示意图。
具体实施例下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1一种导离子性能改良的电除盐器，以中心浓水管为中心，将可导离子增强网布的离子交换膜卷制成圆柱体状，交替布置于圆柱形金属壳体之中，整个装置呈螺旋卷式结构。如附图1所示，异相离子交换膜1的两侧分别压覆可导离子增强网布2，如图2所示，可导离子增强网布部分压人离子交换膜中，在离子交换膜膜面形成不平整的表面，其不平整度为1.0mm。离子交换膜分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，两者交替布置，分别形成浓水室、淡水室，淡水室内填充离子交换树脂。阴阳离子交换膜成对螺旋布置在圆柱形电去离子器中。中心浓水管兼作电去离子器的一个电极，而置于其外的金属壳体作为另一个电极。本实施例的电除盐器在浓水室的流道内不夹入惰性隔网，无需加盐或填充离子交换树脂，浓水室的导流道截面呈矩形。其性能如表1所示。
可导离子增强网布的离子交换膜的制作过程如下把粒径为50μm左右的陶氏化学公司生产的离子交换树脂粉(牌号为C-350和A-500)，通过环氧、聚氨酯等粘结剂固定在尼龙网布上，制作成可导离子的增强网布。网布的目数为100目，其网线的直径为3mm。然后在压延机上制备异相离子交换膜片，把制好的网布和离子交换膜片在15Mpa压力下热压60分钟，控制压片的厚度来控制网布在膜片上陷入的深度，以调节离子交换膜成品的表面不平整度，最终制得表面平整的异相离子交换膜。阳离子交换膜膜片两侧压覆的网布均采用阳离子型，阴离子交换膜膜片两侧压覆的网布均采用阴离子型。
实施例2一种导离子性能改良的电除盐器，将若干组可导离子网布增强的离子交换膜呈叠片状交替布置于电极的正极与负极之间，整个装置呈板框式结构。可导离子增强网布在离子交换膜膜面形成不平整的表面(如图1和图2所示)，其不平整度为0.5mm。可导离子网布增强的离子交换膜一侧压覆阳离子型网布，另一侧压覆阴离子型网布。两者交替布置，分别形成浓水室、淡水室，淡水室内填充离子交换树脂。离子交换膜成对布置在膜分离器的框架上。本实施例的离子交换膜两面的导流道交错斜向分布，在浓水室的流道内不夹入惰性隔网，也无需填充离子交换树脂或者在运行时加盐，导流道截面呈矩形。其性能同实施例1中的表1所示。
可导离子网布增强的异相离子交换膜的制作过程如下以平面厚度约为1mm的聚乙烯惰性网布为基材，溶胀吸浸苯乙烯和二乙烯苯，然后利用引发剂聚合。最后分别经磺化反应制成带阳离子交换基团的改性网布；经过氯甲基化和胺化制成带阴离子交换基团的改性网布。网布的目数为10目，其网线的直径为0.5mm。然后在压延机上制备异相离子交换膜片，把制好的改性网布和离子交换膜片在15Mpa压力下热压60分钟，控制压片的厚度来控制网布在膜片上陷入的深度，以调节离子交换膜成品的表面不平整度，制得表面不平整的异相离子交换膜。阳离子交换膜膜片两侧压覆的网布一侧为阳离子型，另一侧为惰性网布；阴离子交换膜膜片两侧压覆的网布一侧为阴离子型，另一侧为惰性网布。
表1本实用新型的电除盐器和现有技术的性能对比表 本实用新型的电除盐(EDI)装置适用于电子、电力、化工、医药、食品、轻工、重工及环保等行业中脱盐、纯水制备、分离提纯和水再利用等方面。
实施例3一种导离子性能改良的电除盐器，将若干组可导离子网布增强的离子交换膜呈叠片状交替布置于电极的正极与负极之间，即一层阳离子交换膜、一层隔板和一层阴离子交换膜依次交替布置，整个装置呈板框式结构。其中离子交换膜的结构如图3和图4所示，由膜片1和压覆于膜片间的增强网布2构成。
离子交换膜的制作过程同实施例1。
权利要求1.一种导离子性能改良的电除盐器，包括正负电极和设于正负电极间的交替布置的异相离子交换膜，分别构成浓水室、淡水室和极水室，其特征在于所述的异相离子交换膜的膜片表面或膜片间设有增强网布，该增强网布至少一层为可导离子增强网布。
2.根据权利要求1所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的可导离子增强网布部分压入膜片中，在膜片表面形成一定的不平整度。
3.根据权利要求1所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的增强网布与膜片点接触或线接触。
4.根据权利要求1所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述相邻布置的异相离子交换膜间的可导离子增强网布之间隙构成浓水室或淡水室。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的可导离子增强网布的目数为10目-100目，网线的直径为0.05mm-3mm。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的可导离子增强网布为阳离子型网布或阴离子型网布。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的异相离子交换膜两侧分别压覆有可导离子增强网布。
8.根据权利要求7所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的可导离子增强网布均为阳离子型网布或阴离子型网布，或阳离子型网布和阴离子型网布组合。
9.根据权利要求1或2或3所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的异相离子交换膜以浓水管为中心卷制成圆柱体状，交替布置于圆柱形金属壳体之中。
10.根据权利要求1或2或3所述的导离子性能改良的电除盐器，其特征在于所述的异相离子交换膜呈叠片状交替布置于正负电极之间，整个装置呈板框式结构。
专利摘要本实用新型涉及一种采用可导离子增强网布的异相离子交换膜的电除盐器，属于膜分离的技术领域。它包括正负电极和设于正负电极间的交替布置的异相离子交换膜，分别构成浓水室、淡水室和极水室，所述的异相离子交换膜至少一侧压覆有可导离子增强网格。它能减小膜面电阻，使电除盐器电耗降低，基本不改变浓淡水室的空间大小，增大电除盐器的极限电流，提高异相离子交换膜电除盐器的除盐性能的采用可导离子增强网布的异相离子交换膜的电除盐器。
文档编号C02F1/469GK2730856SQ20042010775
公开日2005年10月5日 申请日期2004年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者仝志明, 李翔 申请人:浙江欧美环境工程有限公司