专利名称：一种用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水处理装置，尤其涉及一种用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置。
背景技术：
电去离子(简称EDI)是将离子交换膜与离子交换树脂相结合，在直流电场的作用下实现连续深度去离子操作的新型分离过程。EDI与传统的电渗析技术的主要区别在于其淡水室中填充离子交换树脂，它不仅能够实现深度脱盐，而且通过过程中的水解离现象对离子交换树脂进行连续再生，因而同时避免了电渗析不能直接制取超纯水和离子交换需要频繁酸碱再生的缺点，过程连续运行，无环境污染。近年来，EDI作为超纯水生产的新技术，在电力，电子，医药，化工等领域得到了比较迅速的发展。
良好的密封对于EDI装置的性能和可靠性非常重要。EDI装置运行过程中，一方面膜堆内部相对于外界具有较高的工作压力，容易造成装置的外部泄漏；另一方面，由于淡水与浓水工作压力不同，易于在膜堆内部形成二者之间的内漏窜水。外部泄漏和内漏窜水都会导致装置的性能下降，外部泄漏还往往造成短路，严重时装置甚至无法正常运行。因此，EDI装置的设计，应增强密封效果，避免装置的外部泄漏和内漏窜水，以提高过程运行的性能和可靠性。现有的EDI装置中，装置的密封设计存在一定的缺陷。实用新型专利ZL99241918.2提出了一种电去离子装置，在淡水隔板入口和出口处，设计一个暗道式的流道。淡水隔板由淡水隔板主体和盖板组成，盖板与淡水隔板主体之间留有间隙作为淡水的流道，使水流分布均匀，防止在淡水隔板入口和出口处的膜塌陷、树脂泄漏与堵塞。该结构盖板较薄，而支撑点间距较大，容易产生变形而造成膜塌陷，形成内漏窜水；装置的离子交换膜四周边缘外露，在长期运行过程中易于失水干裂造成膜的局部变形，进而导致膜堆的外部泄漏或内部窜水。专利ZL00200207.8和ZL02252816.4对装置进行了改进， 在淡水隔板的正反两面同时设置了下凹平台，分别将阴阳离子交换膜嵌入隔板的边框内，依靠压紧力使阴阳膜的外表面分别与淡水隔板正反两面的边框相平，膜完全被置于膜堆内部而不外露，避免了膜边缘可能的干裂变形，改善了装置的密封效果。上述装置本质上都是利用了利用离子交换膜的垫片效应达到密封的目的，离子交换膜除了起离子选择性透过作用的部分外，其余夹紧在两隔板之间的部分作为垫片使用，未采用其它的密封手段。而目前EDI装置中通常采用的商品化的异相离子交换膜，是采用粉状的离子交换树脂与聚乙烯等惰性粘合剂按一定比例混合，经混炼拉片后热压而成，膜片湿态的厚度为0.5mm左右，从其材质和厚度来看，在较高的工作压力下离子交换膜作为垫片进行密封，容易造成淡水室和浓水室的外部泄漏和各进出水口之间及其与各隔室之间的内部窜水，影响装置运行的性能和可靠性。因此，现有装置的密封设计亟待改善。
现有的各种EDI装置存在浓水室导电性不足的缺陷。通常只在装置的淡水隔板中填充离子交换树脂以增强导电性，浓水隔板的中间采用惰性丝网而不填充离子交换树脂，因此浓水室电阻较大，往往需要浓水加盐循环提高装置性能，不仅增加了额外的化学药品消耗，而且装置结构复杂，运行维护较为困难。当前的各种EDI装置中，另一个缺陷是浓缩室的水流分布不均匀。一般只在浓水室隔板的两端各设一个浓缩水孔，对于较大的工业化装置，这种设计难以使水流在隔板的宽度方向上均匀分布，存在流动不充分的区域，在长期运行中往往引起装置结垢。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，强化装置的密封效果，避免外部泄漏和内部窜水，使装置的运行更为可靠；增强浓水室的导电性，无需浓水加盐循环，使装置结构简单，运行维护方便；浓水隔板水流分布均匀，提高装置的性能，且易于加工制造。
本实用新型的技术方案为一种电去离子装置，包括夹紧装置，电极装置和膜堆，膜堆由若干膜对组成，每个膜对由阴膜，淡水隔板，阳膜，浓水隔板组成，淡水室和浓水室内均填充离子交换树脂。将离子交换膜嵌入隔室垫片上的凹台内，然后将二者置于淡水室周边的凸面与浓水隔板空腔周边的凹面之间，在淡水隔板各进出水口周边的凸面与浓水隔板各进出水口周边的凹面之间，分别放置不带凹台的垫片；或者，将阴膜或阳膜嵌入隔室垫片上的凹台内，然后将二者置于淡水隔板空腔周边的凹面与浓水隔板空腔周边的凸面之间，在淡水隔板各进出水口周边的凹面与浓水隔板各进出水口周边的凸面之间，分别放置不带凹台的垫片。装置夹紧后，上述密封结构即能有效地实现隔室和各进出水口的密封。
浓水室中填充单一的阳离子交换树脂，也可填充阴阳离子交换树脂混合物。
浓水隔板由浓水隔板主体与水流分布板组装而成。浓水隔板主体上中间位置为空腔，用以填充离子交换树脂。浓水进口和浓水出口分别通过流水道与布液槽相通，布液槽与中间的空腔连接处设置水流分布板。水流分布板上沿长度方向开有若干狭缝，狭缝的宽度小于离子交换树脂颗粒的直径。
本发明的凹凸面和垫片结构，强化了对隔室和各进出水口的密封，能够在较高的工作压力条件下，避免外部泄漏和内漏窜水；而且离子交换膜被完全置于膜堆内部而不外露，避免了膜边缘的干裂变形引起的密封效果下降，提高了装置运行的可靠性。此外，离子交换膜上不需要打孔，使装置的组装更为简单。浓水室填充离子交换树脂，增强了浓水室导电性，避免了浓水的加盐循环操作，装置结构简单，运行维护方便。浓水隔板结构使浓水水流均匀分布，改善了装置的性能，且隔板整体的刚性好，不易变形，加工制造方便。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为装置的膜对及密封方式示意图；图3为淡水和浓水隔板密封的详细情况示意图；图4为淡水隔板示意图；图5为浓水隔板示意图；图6为浓水隔板沿1-1剖面的剖视图；图7为水流分布板及其与浓水隔板主体的组装示意图；图8为隔室垫片的结构示意图；图9为隔室垫片剖面的示意图；图10为各股水流在装置内的流动情况示意图。
具体实施方式
由附图所示，本实用新型包括夹紧装置，电极装置和膜堆三部分。夹紧装置由两块夹紧板3，8和螺栓1，螺母2组成；电极装置由阳极4，阳极框5，阴极6和阴极框7组成，分设在膜堆的两侧；膜堆由若干膜对组成，每个膜对由阴膜11，淡水隔板12，阳膜13，浓水隔板14组成。
淡水隔板12上有原水进口21，浓水进口22，淡水出口23，浓水出口24，中间位置为淡水室25，用以填充离子交换树脂。在各进出水口周边分别设置凸面61，62，63和64，淡水室25周边的隔板表面设置凸面65。浓水隔板14上同样有原水进口21，浓水进口22，淡水出口23、浓水出口24，各进出水口周边分别设置凹面71，72，73和74，中间位置为空腔45，用以填充离子交换树脂，在空腔45周边的隔板表面设置凹面75。
隔室垫片35上带有凹台36，凹台36的高度应略小于湿态的阴膜11或阳膜13的厚度。隔室垫片35可采用硅橡胶等材料，以注塑的方式进行制造。装置组装时，将阴膜11或阳膜13嵌入隔室垫片35上的凹台36内，然后将二者置于淡水隔板12的凸面65与浓水隔板14的凹面75之间；原水进口垫片31，浓水进口垫片32，淡水出口垫片33，浓水出口垫片34为不带凹台的普通垫片，分别置于凸面61与凹面71，62与72，63与73，64与74之间；阳极框5和阴极框7表面设置凸面66，凸面66与浓水隔板14上的凹面75之间，放置不带凹台的普通垫片37。
所述装置的另一种实现方式可采用淡水隔板表面设置凹面，浓水隔板表面设置凸面的形式。将阴膜或阳膜嵌入隔室垫片上的凹台内，然后将二者置于淡水隔板的凹面与浓水隔板的凸面之间，在淡水隔板各进出水口周边的凹面与浓水隔板各进出水口周边的凸面之间，分别放置垫片。
淡水隔板12和浓水隔板14上开有螺栓孔28，装置采用内夹紧的方式。装置夹紧后，所述的密封结构即对各隔室和进出水口构成良好的密封。
淡水室25中一般填充阴阳离子交换树脂混合物，其体积比为1∶1-2∶1。在浓水室46中填充单一的阳离子交换树脂，也可填充阴阳离子交换树脂混合物。浓水室46的实际厚度包括浓水隔板的空腔45的厚度与装置夹紧后两侧垫片35的厚度。
浓水隔板14由浓水隔板主体40与水流分布板50组装而成。浓水隔板主体40上的浓水进口22和浓水出口24分别通过流水道47与截面为矩形的布液槽48相通，布液槽48则与矩形孔49相通。水流分布板50通过粘接或焊接的方式固定于矩形孔49内。水流分布板50上沿长度方向开有多条狭缝51，狭缝51的宽度小于离子交换树脂的直径，以免树脂从浓水室流失。
本实用新型的浓水隔板结构，提高了水流分布均匀的均匀性，改善了装置的性能；隔板的刚性较好，且加工制造比较方便。
装置中各股水流的流动情况如下原水81由原水进口21进入每张淡水隔板12中的淡水室25，通过树脂层到达淡水出口23，汇集成为淡水出水83；浓水进水82由浓水进水口22分配至每张浓水隔板14中，通过流水道47进入布液槽48，经水流分布板50均匀分布后，流入浓水室46中的树脂层，再通过另一端的水流分布板50进入布液槽48，经流水道47至浓水出口24，汇集成为浓水出水84。
本实用新型可以根据需要组装成一级两段、一级多段或多级多段的形式。本实用新型具有良好的密封效果，运行可靠；易于组装；装置结构得到简化，运行和维护方便。
权利要求1.一种用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，包括夹紧装置，电极装置和膜堆三部分。夹紧装置由两块夹紧板(3)，(8)和螺栓(1)，螺母(2)组成；电极装置由阳极(4)，阳极框(5)，阴极(6)和阴极框(7)组成，分设在膜堆的两侧；膜堆由若干膜对组成，每个膜对由阴膜(11)，淡水隔板(12)，阳膜(13)，浓水隔板(14)组成，淡水室(25)和浓水室(46)均填充离子交换树脂，其特征在于将阴膜(11)或阳膜(13)嵌入隔室垫片(35)上的凹台(36)内，然后将二者置于淡水室(25)周边的凸面(65)与浓水隔板空腔(45)周边的凹面(75)之间，在淡水隔板(12)上各进出水口周边的凸面与浓水隔板(14)上各进出水口周边的凹面(61)与(71)，(62)与(72)，(63)与(73)和(64)与(74)之间，分别放置垫片(31)，(32)，(33)和(34)；或者，将阴膜或阳膜嵌入隔室垫片上的凹台内，然后将二者置于淡水隔板空腔周边的凹面与浓水隔板空腔周边的凸面之间，在淡水隔板各进出水口周边的凹面与浓水隔板各进出水口周边的凸面之间，分别放置垫片。
2.根据权利要求1所述的用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，其特征在于隔室垫片(35)上设有凹台(36)，凹台(36)的高度小于湿态的阴膜(11)或阳膜(13)的厚度。
3.根据权利要求1所述的用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，其特征在于浓水室(46)填充单一的阳离子交换树脂，或者阴阳离子交换树脂混合物。
4.根据权利要求1所述的用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，其特征在于浓水隔板(14)由浓水隔板主体(40)和水流分布板(50)组装而成，浓水隔板主体(40)上的浓水进口(22)和浓水出口(24)分别与布液槽(48)相通，布液槽(48)与中间的空腔(45)连接处安装水流分布板(50)。
5.根据权利要求4所述的用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，其特征在于水流分布板(50)上开有多条狭缝(51)，狭缝(51)的宽度为小于离子交换树脂颗粒的直径。
专利摘要一种用凹凸面和垫片进行密封的电去离子装置，由夹紧装置，电极装置和膜堆三部分组成，膜堆又包含若干膜对，每个膜对由阴膜，淡水隔板，阳膜，浓水隔板构成，淡水室和浓水室均填充离子交换树脂。将离子交换膜嵌入隔室垫片上的凹台内，然后将二者置于淡水室周边的凸面与浓水隔板空腔周边的凹面之间，构成淡水室和浓水室的密封结构；淡水隔板各进出水口周边的凸面与浓水隔板各进出水口周边的凹面之间用不带凹台的垫片密封。本实用新型密封效果好，运行可靠，装置结构简单，便于应用。
文档编号C02F1/42GK2910904SQ20062002517
公开日2007年6月13日 申请日期2006年1月19日 优先权日2006年1月19日
发明者管山 申请人:管山