一种无膜电去离子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电去离子技术领域，具体而言，尤其涉及一种无膜电去离子设备。


背景技术：

2.现如今，半导体、电力、化工、医药、航天航空等领域对高纯水的需求量越来越大，对高纯水的水质要求也越来越高，电去离子技术应运而生。电去离子技术(electrodeionizatian，edi)充分发挥了离子交换(ie)和电渗析(ed)两者的技术优势，是一种只消耗电，无需化学药剂的环境友好型高纯水制备技术。自1987年millipore公司推出商业化的edi产品以来，edi被用户所熟知。在制备高纯水领域，人们对edi的应用频率也日趋增加。
3.edi虽然具有环境友好、高效可持续等优势，但在实际应用过程中还存在很多缺陷，例如：1、大量阴阳离子交换膜被使用，导致装置结构复杂，拆装麻烦，因而不可避免地增加了设备的成本。2、edi 装置的膜污染等污染现象时有发生。而膜污染后，设备的报废率极高。
4.这些缺陷都严重的影响了edi的运行稳定，限制了其推广应用。综上所述，有待发明一种不需要离子交换膜的电去离子设备。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种无膜电去离子设备，解决了现有技术使用的离子交换膜污染严重的问题。
6.为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
7.一种无膜电去离子设备，包括由上至下依次设置的上部电去离子端、布水器和下部电去离子端；
8.所述上部电去离子端包括上盖板和上壳体，所述上盖板、上壳体和布水器的上端面构成了中空的第一容纳空间，所述第一容纳空间内部设置有第一电极部，所述第一电极部和上盖板贯穿设置有第一电极连接杆，所述第一电极连接杆穿过上盖板上端面，所述上盖板中部设有上接口，所述上壳体侧面设置有第二电极连接杆，所述布水器的上端面上由上至下依次设置有第二树脂滤板和第二电极网，所述第二电极网与第二电极连接杆连接，在所述第一电极部与第二树脂滤板中间的容纳空间设置有上离子交换树脂层；
9.所述布水器为中空结构，所述布水器的上端面和下端面为多孔压板，所述布水器侧面设置有中接口；
10.所述下部电去离子端包括下盖板和下壳体，所述下盖板、下壳体和布水器的下端面构成了中空的第二容纳空间，所述第二容纳空间内部设置有第二电极部，所述第二电极部和下盖板贯穿设置有第四电极连接杆，所述第四电极连接杆穿过下盖板下端面，所述下盖板中部设有下接口，所述下壳体侧面设置有第三电极连接杆，所述布水器的下端面下由下至上依次设置有第三树脂滤板和第三电极网，所述第三电极网与第三电极连接杆连接，
在所述第二电极部与第三树脂滤板中间的容纳空间设置有下离子交换树脂层。
11.优选地，所述第一电极部包括由上至下依次设置的第一多孔压板、第一树脂滤板和第一电极网，所述第二电极部包括由下至上依次设置的第四多孔压板、第四树脂滤板和第四电极网。
12.优选地，所述第二电极网与第三电极网使用涂钌铱的钛网电极，所述第二电极网与第三电极网的孔径为0.2mm～1.0mm。
13.优选地，所述第一电极网与第四电极网使用不锈钢电极或钛网电极，所述第一电极网与第四电极网的孔径为0.2mm～1.0mm。
14.优选地，所述第二电极连接杆与第四电极连接杆连接，所述第三电极连接杆和外部电源正极连接，所述第一电极连接杆和外部电源负极连接。
15.优选地，所述上离子交换树脂层内的离子交换树脂由强酸或弱酸阳离子交换树脂与强碱阴离子交换树脂按体积比1：3～1：5均匀混合而成，所述下离子交换树脂层内的离子交换树脂由弱酸阳离子交换树脂与强碱阴离子交换树脂按体积比1：1.5～1：2均匀混合而成。
16.优选地，所述上盖板通过上盖板紧固螺栓固定于上壳体的上端面，所述下盖板通过下盖板紧固螺栓固定于下壳体的下端面。
17.优选地，所述第一电极部由上连接螺栓固定于上盖板下端面，所述第二电极部由下连接螺栓固定于下盖板上端面。
18.优选地，所述布水器上端面与上壳体下端面通过中上紧固螺栓固定，所述布水器下端面与下壳体上端面通过中下紧固螺栓固定。
19.优选地，所述第一电极连接杆和第四电极连接杆设置在装置的偏心位置。
20.本实用新型的有益效果在于：
21.1、本实用新型无需使用阴阳离子交换膜，不存在膜污染的问题，节约了成本，保护了环境；
22.2、本实用新型装置结构简单，容易拆卸，便以维护，并且不易损坏。
附图说明
23.为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型装置结构图。
25.附图标号说明：
26.1、第一电极连接杆；2、上接口；3、上盖板；4、上盖板紧固螺栓；5、第一多孔压板；6、上连接螺栓；7、第一树脂滤板；8、第一电极网；9、上壳体；10、上离子交换树脂层；11、第二电极连接杆；12、第二电极网；13、第二树脂滤板；14、第二多孔压板；15、第紧固螺栓；16、中接口；17、布水器；18、中下紧固螺栓；19、第三多孔压板；20、第三树脂滤板；21、第三电极网；22、第四离子交换树脂层；23、下壳体；24、第三电极连接杆；25、第四树脂滤板；26、第四电极网；27、第四多孔压板；28、下连接螺栓；29、第四电极连接杆；30、下接口；31、下盖板。
具体实施方式
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
30.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转 90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
31.本实用新型提供一种技术方案：一种无膜电去离子设备，包括由上至下依次设置的上部电去离子端、布水器17和下部电去离子端。
32.上部电去离子端包括上盖板3和上壳体9，上盖板3通过上盖板紧固螺栓4固定于上壳体9的上端面。上盖板3、上壳体9和布水器 17的上端面构成了中空的第一容纳空间。第一容纳空间内部由上至下依次设置有第一多孔压板5、第一树脂滤板7和第一电极网8，第一多孔压板5、第一树脂滤板7和第一电极网8由上连接螺栓6 固定于上盖板3下端面。第一电极网8使用不锈钢电极或钛网电极，孔径为0.2mm～1.0mm。第一多孔压板5、第一树脂滤板7、第一电极网8和上盖板3贯穿设置有第一电极连接杆1，第一电极连接杆1 设置在装置的偏心位置并与外部电源负极连接，第一电极连接杆1穿过上盖板3上端面，上盖板3中部设有上接口2，上壳体9侧面设置有第二电极连接杆11，第二电极连接杆11与第四电极连接杆29连接。布水器17的上端面上由上至下依次设置有第二树脂滤板13和第二电极网12。第二电极网12使用涂钌铱的钛网电极，孔径为0.2mm～ 1.0mm，第二电极网12与第二电极连接杆11连接，在第一电极部与第二树脂滤板13中间的容纳空间设置有上离子交换树脂层10，上离子交换树脂层10内注入有由强酸或弱酸阳离子交换树脂与强碱阴离子交换树脂按体积比1：3～1：5均匀混合而成的离子交换树脂。
33.布水器17为中空结构，布水器17的上端面为第二多孔压板14，第二多孔压板14上壳体9下端面通过中上紧固螺栓15固定。布水器 17的下端面为第三多孔压板19，第三多孔
压板19下端面与下壳体 23上端面通过中下紧固螺栓18固定。布水器17侧面设置有中接口 16。
34.下部电去离子端包括下盖板31和下壳体23，下盖板31通过下盖板紧固螺栓32固定于下壳体23的下端面。下盖板31、下壳体23 和布水器17的下端面构成了中空的第二容纳空间，第二容纳空间内部由下至上依次设置有第四多孔压板27、第四树脂滤板25和第四电极网26，第四多孔压板27、第四树脂滤板25和第四电极网26 由下连接螺栓28固定于下盖板31上端面。第四电极网26使用不锈钢电极或钛网电极，孔径为0.2mm～1.0mm。第四多孔压板27、第四树脂滤板25、第四电极网26和下盖板31贯穿设置有第四电极连接杆29，第四电极连接杆29设置在装置的偏心位置并穿过下盖板31 下端面，下盖板31中部设有下接口30，下壳体23侧面设置有第三电极连接杆24，第三电极连接杆24和外部电源正极连接。布水器17 的下端面下由下至上依次设置有第三树脂滤板20和第三电极网21。第三电极网21使用涂钌铱的钛网电极，孔径为0.2mm～1.0mm，第三电极网21与第三电极连接杆24连接，在第二电极部与第三树脂滤板20中间的容纳空间设置有下离子交换树脂层22，下离子交换树脂层22内注入有由弱酸阳离子交换树脂与强碱阴离子交换树脂按体积比1：1.5～1：2均匀混合而成的离子交换树脂。装置的上壳体9、下壳体23可以为圆柱型壳体，也可以为长方体壳体。当壳体为圆柱形或长方体壳体时，其内的部件皆与壳体形状适配。
35.本实用新型的工作原理如下：
36.处理时，被处理的水自下接口30进入，经第四多孔压板27、第四树脂滤板25和第四电极网26，进入下离子交换树脂层22，水中的强电解物质被有效去除，部分净化后的水再经第三电极网21、第三树脂滤板20、第三多孔压板19，汇入布水器17，再经过第二多孔压板14、第二树脂滤板13、第二电极网12而进入上离子交换树脂层 10，水中的弱电解物质被有效去除，净化后的水再经过第一电极网8、第一树脂滤板7、第一多孔压板5，最后从上接口2流出设备。
37.再生时，纯水同时从上进口2和下进口30进入上部电去离子端和下部电去离子端，进入上进口2的水流穿过第一多孔压板5、第一树脂滤板7、第一电极网8，进入上离子交换树脂层10，再经过第二电极网12、第二树脂滤板13、第二多孔压板14后汇入布水器17，最后从中出口16流出；进下进口30的水流穿过第四多孔压板27、第四树脂滤板25、第四电极网26，进入下离子交换树脂层22，再经过第三电极网21、第三树脂滤板20、第三多孔压板19后汇入布水器 17，最后从中出口16流出。进水同时，对树脂层施加强直流电，大量的水在第一电极网8、第四电极网27、第二电极网12、第三电极网21表面发生电解离，生成大量的oh-和h
+
，同时上离子交换树脂层10和下离子交换树脂层22中树脂界面水在电场作用下极化，界面水解离生成大量oh-和h
+
，以上两种途径产生的oh-和h
+
与失效离子交换树脂上的盐分离子发生离子交换反应，交换下来的盐分离子随水流流出设备，而上离子交换树脂层10和下离子交换树脂层22得以原位复苏和再生。
38.实施例1
39.上部电去离子端采用001
×
7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、 201
×
7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂的混合树脂3.06l，阴、阳树脂体积比为4:1；下部电去离子端采用弱酸阳离子交换树脂d113、201
ꢀ×
7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂的混合树脂7.14l，阴、阳树脂体积比为1.7:1。采用图1所示装置进行处理和再生。装置壳体采用圆柱形，内直径为
18cm，上、下离子交换树脂层高分别为12cm、28cm，进水采用二级ro产水，电导率约为5.0us/cm，一个工作周期内处理与再生时间分别为180min与10min，恒电流再生，再生电流7.6a，再生电压平均为330v，处理流速和再生流速都为49.2m/h，处理出水电导率在0.056～0.070us/cm之间，二氧化硅含量≤20ug/l,再生产生的浓水平均电导率约为150us/cm，水回收率约为94.4％，能耗约为 0.18kwh/m3。
40.实施例2
41.上部电去离子端采用001
×
7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、 201
×
7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂的混合树脂3.06l，阴、阳树脂体积比为4:1；下部电去离子端采用弱酸阳离子交换树脂d113、201
ꢀ×
7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂的混合树脂7.14l，阴、阳树脂体积比为1.7:1。采用图1所示装置进行处理和再生。装置壳体采用长方体，内长*宽为16*16cm，上、下离子交换树脂层高分别为12cm、 28cm，进水采用二级ro产水，电导率约为5.0us/cm，一个工作周期内处理与再生时间分别为180min与10min，恒电流再生，再生电流 7.6a，再生电压平均为330v，处理流速和再生流速都为49.2m/h，处理出水电导率在0.056～0.070us/cm之间，二氧化硅含量≤20ug/l,再生产生的浓水平均电导率约为150us/cm，水回收率约为94.4％，能耗约为0.18kwh/m3。
42.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。