一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置的制造方法
【专利摘要】一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，主要是在阴极室和阳极室之间设置阴离子交换膜，在阴离子交换膜两侧设置U型密封垫，使阴极室和阳极室及阴离子交换膜之间呈密封状，阴极室中有阴极板阴电极，阴极板和密封垫之间有导流板，阳极室中有阳极板阳电极，阳极板与密封垫之间有膜支撑板，可支撑阴离子交换膜，阴、阳极板通过阴、阳极接线柱接直流电源。于壳体的外侧设外固定板，经紧固件将外固定板与阴、阳极室、阴离子交换膜、U型密封垫、夹紧连在一起。它结构简单，成本低，密封性好，机械强度高，拆装、清洗和更换容易，处理效率高，铁回收率可达到90%以上，硫酸的回收率达99%以上。
【专利说明】
一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种酸洗废水处理装置，特别是一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单
[0002]膜电渗析装置。它适用于硫酸酸洗废水处理。
【背景技术】
[0003]酸洗废水是常见的工业废水，电镀、机械加工和钢铁制造等行业的酸洗车间每年都会产生大量的酸洗废水。我国每年酸洗废水的排放量在16Hi3以上，如直接排放，既会污染环境和危害生物体健康，又会造成资源的浪费。因此，酸洗废水的资源化回收和利用已成为当今
[0004]工业废水处理的热点问题。
[0005]电渗析技术是新兴的膜分离工程之一，其基础研究始于20世纪初的德国。但直到1950年W.Juda首次试制成功了具有高选择性的离子交换膜后，美国1nics公司才在1952年制成世界上第一台电渗析装置;从此，奠定了电渗析技术的实用基础。现在，电渗析技术已在工业用水脱盐、苦咸水淡化以及海水淡化等方面得到广泛应用，其廉价、实用和无污染的优
[0006]点适用于节约型社会的构建。
[0007 ]现有的电渗析技术有倒极电渗析(EDR)、液膜电渗析(EDLM)、填充床电渗析(EDI)、双极膜电渗析(EDMB)和无极水电渗析等;这些电渗析技术多应用除盐，在酸洗废水的资源化应用报导较少;且多用于盐酸和氢氟酸一硝酸酸洗废水的回收，对硫酸酸洗废水的资源化回
[0008]收利用，尤其是回收碳化硅酸洗废水的研究未见具体报导。
[0009]现有电渗析器都由多组阴阳离子交换膜堆组成，如程祥彬等人采用CM-001均相阳离子膜和CH-0233均相阴离子膜组处理氢氟酸一硝酸酸洗废水;未有人具体研究用单一阴离子膜处理碳化硅行业的硫酸酸洗废水；
[0010]现有电渗析装置多采用隔板固定离子交换膜，并在隔板上制有配液槽和布液孔，虽能防
[0011 ]止液体渗漏和布水均匀，但结构较为复杂，工艺成本高，拆装清洗和更换膜不便。
【发明内容】
[0012]本实用新型的目的是提供一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置。它能够克服己有技术的不足，不仅具有结构密封性好，机械强度高，布水均匀，电流效率高和耐化学腐蚀性强及拆装和清洗容易的特点，而且，可有效地降低成本，便于工业化应用。
[0013]其解决方案是:单膜电渗析设备是在阴极室和阳极室之间设置阴离子交换膜，在阴离子交换膜两侧设置U型密封垫，使阴极室和阳极室及阴离子交换膜之间呈密封状，在阴极室中设置阴极板作为阴电极，在阴极板和阴离子交换膜之间设置使酸洗废水在阴极室内的停留时间均一且让电渗析反应充分进行的导流板，在阳极室中设置阳极板作为阳电极，于阳极板与阴离子交换膜之间设置带孔膜支撑板，用于支撑固定阴离子交换膜，通过阴极板和阳极板上设置的阴、阳极金属接线柱接直流电源，于阴阳极室两外侧设置左、右外固定板，并通过紧固件将左、右外固定板、阴极室、阳极室、阴离子交换膜、U型密封垫夹紧连接在一起。
[0014]所述导流板由支架及其上连接的呈相间布置的高板和矮板构成，并在高板下端分布有高板出水孔，水流从矮板上端流入，再从高板下端的高板出水孔流出，如此反复交替进行，以使布水更均匀。
[0015]所述导流板、U型密封垫、阴离子交换膜、阴极室、阳极室及阴极板及阳极板都可以单独拆装、清洗、更换。
[0016]所述阴极板及阳极板均为石墨极板，并在阴极板及阳极板外面加网状耐酸耐碱性高的电极固定板。
[0017]所述阴离子交换膜为单张阴离子交换膜。
[0018]本实用新型采用上述技术方案，它不仅具有结构密封性好，机械强度高，布水均匀，电流效率高和耐化学腐蚀性强及拆装、清洗和更换容易的特点，适用于碳化硅酸洗废水资源处理回收，便于工业化应用。同时，还可填补电渗析设备在单膜电渗析应用上和对硫酸酸洗废水处理上的空缺。并且，它结构简单，成本低，处理效率高，铁回收率可达到90%左右，硫酸的回收率达99%以上。
【附图说明】
[0019]图1为一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置的结构示意俯视图。
[0020]图2为图1中的A-A剖视图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图详细描述本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型不受下属【具体实施方式】的限定。
[0022]图1至图2中，在用PVC材料制成的阴极室2和阳极室15之间设置有单张阴离子交换膜10，在单张阴离子交换膜10两侧设置有左U型橡胶密封垫9和右U型橡胶密封垫16，使阴极室2和阳极室15及单张阴离子交换膜10之间呈密封状，以防液漏。在阴极室2中设置一块高于阴极室2的石墨阴极板8作为阴电极，便于挂在阴极室2的壁上。于该阴极板8和阴离子交换膜10之间设置导流板6，该导流板6由支架4及其上连接的呈相间布置的矮板3和高板7构成，在每个高板7下端分布有4个高板出水孔19，水流可从短板3上端流入，再从高板7下端的4个高板出水孔19流出，如此反复交替进行，以使布水更均匀，可保证酸洗废水在阴极室2的停留时间均一，让电渗析反应充分进行。在阳极室15中设置一块高于阳极室15的石墨阳极板13作为阳电极，便于挂在阳极室15的壁上。于阳极板13与阴离子交换膜10之间设置3个由塑料制成的膜支撑板12，用于支撑固定单张阴离子交换膜10，在每个膜支撑板12上设置有3个孔径相同的膜支撑板出水孔18，不仅可防止因单张阴离子交换膜10的变形而造成对电渗析处理效率的影响，而且，具有导流作用。石墨阴极板8和石墨阳极板13通过其上设置的阴极金属接线柱5和阳极金属接线柱14分别经电线与直流电源的负、正极相连接。在所述石墨阴极板8和石墨阳极板13外面均加网状塑料耐酸耐碱性高的电极固定板。于阴极室2、阳极室15的两外侧设置左外固定钢板17和右外固定钢板11，并通过两个螺栓紧固件I将左外固定钢板17和右外固定钢板11与阴极室2、阳极室15、单张阴离子交换膜10、左U型橡胶密封垫9和右U型橡胶密封垫16夹紧连接在一起。并且，所述导流板6、左U型橡胶密封垫9和右U型橡胶密封垫16、单张阴离子交换膜10、阴极室2、阳极室15及阴极板8及阳极板13都为单个部件，它们都可单独拆装、清洗、更换，既可保证单膜电渗析装置的密封性，也能加强单膜电渗析装置的机械强度，增强该设备的使用寿命。
[0023]采用本实用新型装置，处理碳化硅微分生产中所产生的含有Fe2+、Fe3+铁离子、pH=
2.50左右的硫酸酸洗废水，首先，将所述硫酸酸洗废水提升至本单膜电渗析装置的阴极室2，在阴极室2中，水流可从矮板3上端流入，再从高板7下端的4个高板出水孔19流出，如此反复交替进行，以使布水更均匀，可使酸洗废水在阴极室2的停留时间均一，让电渗析反应充分进行。通过单张阴离子交换膜10迀移到阳极室15。处理过程是在温度为室温，运行电压为30V?44V、进水流量为6.3L/h?10.6L/h以及进水Fe2+、Fe3+铁离子浓度为100mg/L?700mg/L的条件下进行的，硫酸酸洗废水在阴极室2中发生电解、析出单质铁和/或形成铁的氢氧化物颗粒物，废水经导流板6后排出阴极室2。废水从阴极室排出后，经过沉淀、过滤去除铁系颗粒后进入阳极室15，发生进一步电解，阳极室15的pH值下降，实现硫酸溶液的再生，成为硫酸酸洗回收液。最终的处理结果如下:
[0024]在进水流量为6.3L/h的情况下，运行电压分别为30V、32V、34V、36V、38V、40V、42V和44V，电解Fe2+、Fe3+铁离子浓度为100mg/L的硫酸酸洗废液。处理的后，可获得最高的铁回收率为92.13%，硫酸回收率在99%以上。
[0025]再在运行电压为40V的情况下，使进水流量分别为6.3 L/h、7.0 L/h、7.9 L/h、9.01711和10.6 L/h。电解Fe2+、Fe3+铁离子浓度为100mg/L的硫酸废液。处理后，可获得最高的铁回收率为91.13%，硫酸回收率在99%以上。
[0026]最后在运行电压为40V和进水流量为6.3L/h的情况下，电解Fe2+、Fe3+铁离子浓度分别为100mg/L、300mg/L、500mg/L和700mg//L的硫酸废液。处理后，可获得最高的铁回收率为91.73%，硫酸回收率在99%以上。
[0027]以上描述，仅为本实用新型的一种【具体实施方式】，但本实用新型的结构特征并不仅局限于此，任何本领域的技术人员在对本实用新型的形式和细节的变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，其特征在于，在阴极室(2)和阳极室(15)之间设置阴离子交换膜(10)，在阴离子交换膜(10)两侧设置左U型密封垫(9)和右U型密封垫(16)，使阴极室(2)和阳极室(15)及阴离子交换膜(10)之间呈密封状，在阴极室(2)中设置阴极板(8)作为阴电极，于阴极板(8)和左U型密封垫(9)之间设置使酸洗废水在阴极室(2)内的停留时间均一且让电渗析反应充分进行的导流板(6)，在阳极室(15)中设置阳极板(13)作为阳电极，于阳极板(13)与右U型密封垫(16)之间设置膜支撑板(12)，用于支撑固定阴离子交换膜(10)，通过阴极板(8)和阳极板(13)上设置的阴极金属接线柱(5)和阳极金属接线柱(14)接直流电源，于阴极室(2)和阳极室(15)外设置左外固定板(17)和右外固定板(11)，并通过紧固件(I)将左外固定板(17)和右外固定板(11)与阴极室(2)、阳极室(15)、阴离子交换膜(10)、左U型密封垫(9)和右U型密封垫(16)夹紧连接在一起。2.如权利要求1所述的一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，其特征在于，所述导流板(6)由支架(4)及其上连接的呈相间布置的高板(7)和矮板(3)构成，并在高板(7)下端分布有高板出水孔(19)，水流从矮板(3)上端流入，再从高板(7)下端的高板出水孔(19)流出，如此反复交替进行，布水均匀。3.如权利要求1所述的一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，其特征在于，所述导流板(6)、左U型密封垫(9)、右U型密封垫(16)、阴离子交换膜(10)、阴极室(2)、阳极室(15)及阴极板(8)及阳极板(13)都可单独拆装、清洗、更换。4.如权利要求1所述的一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，其特征在于，所述阴极板(8)及阳极板(13)均为石墨极板，并在阴极板(8)及阳极板(13)外面均加网状耐酸耐碱性高的电极固定板，且阴极板(8)及阳极板(13)均高出各自所在极室，便于挂在极室壁上。5.如权利要求1所述的一种用于碳化硅酸洗废水资源回收的单膜电渗析装置，其特征在于，所述阴离子交换膜(10)为单张阴离子交换膜。
【文档编号】C02F1/469GK205635006SQ201620403823
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】仝致琦, 刘博宇, 谷蕾, 项二丽, 段海静, 阮心玲
【申请人】河南大学