一种新型带仪表双极膜设备的制作方法

本实用新型涉及一种电渗析设备，尤其是涉及一种新型带仪表双极膜设备。

背景技术：

电渗析工程是新兴的膜法分离工程之一，它是在外加直流电场的作用下，水中的阴、阳离子做定向运动，从而使电解质离子自溶液中部分分离出来。电渗析是以溶液中离子选择透过性的离子交换膜为特征的高效分离技术，在各种天然水淡化、海水浓缩制盐、废水处理以及食品、医疗工业等行业中起着重要的作用。

电渗析设备主要由膜堆、电极、水管和水泵组成，水泵将水槽中的水通过加压的方式从水管进入膜堆。南开大学在文献（高艳蓉，王建友，刘红斌，双极膜电渗析解离NaCl清洁制备酸碱的实验研究，膜科学与技术，34（3）2014）中描述了一种双极膜电渗析设备，该设备由流量计、阀门、水泵、膜堆、直流电源等组成，使用此电渗析设备，以NaCl为原料制备备NaOH和HCl，在10～40mA／cm²的电流密度下，对于浓度1.5 mol／L的NaCl原料母液，NaOH的收率可达80％，能耗在1.5～5.5 kWh／kg之间。但是上述的电渗析设备中，电控柜、水箱与膜堆分别放置于不同的位置，不仅安装复杂，空间占用大，而且给设备的运输带来不便。

技术实现要素：

本实用新型是提供一种新型带仪表双极膜设备，其主要对传统的电渗析设备进行优化。传统的电渗析设备在运行过程中，不能对各个运行参数进行精确的控制以保证其运行稳定。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

新型带仪表双极膜设备，包括盐水箱、酸液箱、碱液箱、极水箱、水泵、连接管、压力表、流量计、双极膜堆；所述的双极膜堆处设有电渗析酸液进液口、电渗析酸液出液口、电渗析盐水进液口、电渗析盐水出液口、电渗析碱液进液口、电渗析碱液出液口，双极膜堆的极室连接有电渗析极水进液口和电渗析极水出液口；所述的盐水箱、酸液箱、碱液箱、极水箱在不同的水泵驱动下通过连接管分别与双极膜堆上的电渗析盐水进液口、电渗析酸液进液口、电渗析碱液进液口和电渗析极水进液口相连；所述的连接管上均连有用于检测管内压力的压力表和用于检测管内流量的流量计。

作为一种优选方式，设备中还包括电控柜，用于对双极膜设备中的各部件进行自动化控制。

进一步的，所述的电控柜为直流电控柜，用于控制膜堆的最大输出电压和最大输出电流。

作为一种优选方式，所述的电渗析盐水出液口、电渗析酸液出液口、电渗析碱液出液口和电渗析极水出液口通过循环管路回分别流至盐水箱、酸液箱、碱液箱和极水箱。

作为一种优选方式，所述的双极膜堆包括压紧板、均相阳离子交换膜、均相阴离子交换膜、双极膜和隔板，两块压紧板之间设有40-100层双极膜，每两层双极膜之间均设有均相阳离子交换膜和均相阴离子交换膜；双极膜堆中相邻两层膜之间设置隔板，双极膜堆上分别设有正极和负极。

作为一种优选方式，所述的压力表为指针压力表或数字压力表；所述的流量计为浮子流量计、靶式流量计或电磁流量计。

作为一种优选方式，所述的盐水箱、酸液箱、碱液箱、极水箱为金属材质、PP材质、PE材质或PVDF材质。

作为一种优选方式，所述的连接管为PVC材质、玻璃钢管、PP管或碳钢管。

作为一种优选方式，所述的连接管与双极膜堆通过活结或缩接相连，所述的活结与缩接为PVC材质、PP材质、PE材质或PVDF材质。

本实用新型可通过压力表与流量计调节压力与流量的大小，不仅可使膜堆稳定的运行，还可对膜堆异常情况的出现做出及时的判断。

附图说明

图1是一种新型带仪表双极膜设备的结构示意图；

图2是本实用新型双极膜膜堆结构示意图；

图中零部件、部位及编号：支架1、电控柜2、盐水箱3、酸液箱4、碱液箱5、极水箱6、水泵7、压力表8、流量计9、双极膜堆10、电渗析酸液进液口11、电渗析酸液出液口12、电渗析盐水进液口13、电渗析盐水出液口14、电渗析碱液进液口15、电渗析碱液出液口16、电渗析极水进液口17和电渗析极水出液口18。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，一种新型带仪表双极膜设备，其主体结构包括支架1、电控柜2、盐水箱3、酸液箱4、碱液箱5、极水箱6、水泵7、连接管、压力表8、流量计9、双极膜堆10。双极膜堆10处设有电渗析酸液进液口11、电渗析酸液出液口12、电渗析盐水进液口13、电渗析盐水出液口14、电渗析碱液进液口15、电渗析碱液出液口16，双极膜堆10的极室连接有电渗析极水进液口17和电渗析极水出液口18，分别用于进水和出水。极室在膜堆的两侧各有一个，且相互连通，从一侧进水，另一侧排水。盐水箱3、酸液箱4、碱液箱5、极水箱6在不同的水泵7驱动下，通过连接管分别与双极膜堆10上的电渗析盐水进液口13、电渗析酸液进液口11、电渗析碱液进液口15和电渗析极水进液口17相连。每条连接管上均连有用于检测管内压力的压力表8和用于检测管内流量的流量计9。电控柜2与设备中的水泵7、压力表8、流量计9、双极膜堆10等相连，用于对双极膜设备中的各部件进行自动化控制。本实施方式中，电控柜2为直流电控柜，可根据压力表与流量计的反馈，控制膜堆的最大输出电压和最大输出电流。

为了实现膜堆中的液体循环，电渗析盐水出液口14、电渗析酸液出液口12、电渗析碱液出液口16和电渗析极水出液口18通过循环管路回分别流至盐水箱3、酸液箱4、碱液箱5和极水箱6。

如图2所示，双极膜堆10包括压紧板、均相阳离子交换膜、均相阴离子交换膜、双极膜和隔板，组成的三隔室双极膜膜堆。两块压紧板之间排紧贴排布有40-100层双极膜，每两层双极膜之间均设有均相阳离子交换膜和均相阴离子交换膜；双极膜堆10中相邻两层膜之间设置隔板。膜堆中膜的类型随膜单元不断循环，两侧压紧板相邻的均为双极膜。双极膜堆中相邻两层膜之间均设置隔板。整个双极膜堆10上两侧分别设有正极和负极。

本实施方式中，为了装置可靠性及经济性考虑，设备中压力表8为指针压力表或数字压力表；流量计9为浮子流量计、靶式流量计或电磁流量计。盐水箱3、酸液箱4、碱液箱5、极水箱6为金属材质、PP材质、PE材质或PVDF材质。连接管为PVC材质、玻璃钢管、PP管或碳钢管。连接管与双极膜堆10通过活结或缩接相连，活结与缩接为PVC材质、PP材质、PE材质或PVDF材质。

使用上述的电渗析设备，在室温下，对5%的氯化钠进行生产酸、碱实验。在外接直流电源电压恒定300V的条件下，处理60min中，酸室中的盐酸浓度可达到6%以上，氢氧化钠浓度可达到8%以上。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。