专利名称：一种处理高硬高盐量苦咸水的电渗析器的制作方法
技术领域：
本发明属于水的淡化处理领域。
目前水的淡化处理有许多方法，主要有离子交换法、蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。就是采用电渗析法的电渗析器也有许多规格，形式以及不同的适用范围。
本发明的目的在于发明一种在淡化高含盐量(达10，000毫克／升)和高硬度水(达200德度)的情况下，不易结垢、不堵气，电极耐腐蚀且电耗低的一种新型电渗析器。
电渗析器是薄膜技术的一种装置形式，其原理如
图1所示，其中A为电渗析器的阳极、B为阴极，C为极水入口，F为极水出口，E为原水至淡水室入口，D为原水至浓水室入口，K为浓水室，U为淡水室，1为阳膜，2为阴膜，H为浓水总出口，G为淡水总出口。该电渗析器由阴离子、阳离子交换膜交替排列，其间置一带网隔板组成许多隔室。在外加直流电场的作用下，水中的阴阳离子发生定向迁移，即水中的阳离子向阴极迁移，水中的阴离子向阳极迁移，利用离子交换膜的选择透过性，即水中的阴离子只能通过阴膜而不能通过阳膜，水中的阳离子只能通过阳膜而不能通过阴膜，从而使水中的阴阳离子分别通过阴阳膜脱离一个隔室进入另一个隔室，而形成淡水室和浓水室。将所有的淡水室和浓水室分别联通起来引出，便可得浓水和淡水。现以水中的两种离子Na＋和CL－为例，CL－离子向A极移动，通过阴膜2，脱离U室而进入左K室，Na＋离子向B极移动，通过阳膜1也脱离U室而进入右K室，这样U室变成了淡水室，K室中离子增多而变成浓水室。
电渗析器是由许多膜和带网隔板组成，如图5所示。一张阳膜和一张阴膜其间夹一带网隔板构成一个“膜对”。许多膜对构成“膜堆”，如图4中25所示。在膜堆的最下面和最上面各设一块电极板叫“端电极”。在膜堆之间加设一块或多块电极板，叫“中间电极”。水在一组并联的隔室中的流程叫“一段”。水流往返流经几个并联的隔室，就叫“几段”。在整机的两个端电极的顶底面各设一块钢板，然后用螺杆将膜堆，电极锁紧而形成一个整体，即为电渗析器。
关于水在膜堆间的流动情况见图3所示，其中1为阳膜，2为阴膜，13为带网隔板，14为倒向隔板。带网隔板分甲乙两种形式，安装时将隔板甲翻面一下即成乙板。图3中E为淡水室水流，D为浓水室水流，g为流经过一个或多个隔室的浓水，h为流经过一个或多个隔室的淡水。图3为含有倒向隔板的膜堆组成的一部分。4为中部过水孔，15为过水边孔。
下面具体说明本发明的各个部件及其特点本发明的电极构造如图2所示。11为硬塑板框，12为极水出水管，3为极水入水管、4为中部过水孔，5，6为原水至浓淡室入水管，7为橡胶内垫，8为石墨板，9为填充网，10为外橡胶垫圈。本电极构型的特点是这里的电极采用合理防腐处理的石墨板，这较之普通电渗析器所采用的钛涂镣丝为电极不仅价格低廉很多，使用寿命长，且表面平整光滑，导电面积大，电流分布均匀极水在石墨板面上的鱼鳞网层9内迂回曲折地流动时，产生激烈紊流，真流速较大，板面上水流分布均匀，不会出现边界滞流现象和死水区。由于激烈紊流和较大的真流速，使电极反映产物如CL2，H2气体和泥垢等物得以随水流顺利排出，从而消除了极室结垢、堵气和电极腐蚀等问题。而且极室电阻也减小了，降低了电耗，普通电渗析器的电极室电压损失一般为15－30伏，而本发明的电极室电压损失只为5－8伏。填充网9可用聚乙烯或其他材料制成为鱼鳞网多层结构，其作用是既要保证水流在其中畅通，无死水区又要起到支承膜堆的作用。电极板的过水孔构型与膜，隔板的过水孔相同，其形状如图中所示，过水边孔15为中部过水孔4的一半。
带网隔板如图5所示，28为进水槽，29为出水槽，是用聚丙烯材料制成，网为双层。进出水槽采用这种形状，其特点是可减少水流阻力，水流分布均匀，无死水区，可防止普通电渗析器多易在进出水槽处产生结垢堵塞情况的弊病。
倒向隔板如图6所示，用聚丙烯板制成，仅有一端设过水孔，形状如图示，板间空无网。
倒向隔板的组装方法如图3所示，在倒向隔板14之上设置一块带网隔板，其特点是可防止结垢。本倒向隔板的合理设计，解决了电渗析器内部多段串联的问题。
本电渗析器组装方面的特点是为适用苦咸水淡化，采用“多段少级”，即一般只设两级或一级，段数多少则视原水水质及脱盐率要求来确定。少设级数一则是因为电渗析器的电流与级数成正比，级数的增多，势必增大电流，从而提高供电设备的造价，二则是结垢多发生在电极室及其邻近的一些膜对，故级数越多，结垢的可能性就越多，再则是电极增多，造价和电极的维修费也增多。实践证明电极间的膜对数，取150－200对效果最好。
电渗析器采用一级多段时，应尽可能的使各段的极限电流强度接近或相等，这样可最大限度地发挥各段的脱盐效率。设N1、N2、N3、N4……分别为第一段，第二段，第三段，第四段…的膜对数，则各段膜对数的最佳比例，根据试验资料为N1N2N3N4……＝10.90.80.7……目前国内外已有的电渗析器在应用于高硬度(大于40德度)，高含盐量(大于4，000毫克／升)的苦咸水淡化时，或者处理浑浊度大于3毫克／升的水时，须将原水进行予软化或予净化处理，或者加防垢剂，加酸等，就是如此，电极和膜堆也易结垢，电极材料易腐蚀，易堵气，也有用每隔10－20分钟的频繁倒极或低于极限电流操作的办法以防结垢的。以上这些措施，无疑将大大增加投资，提高制水成本，操作管理也变得复杂困难。电渗析如产生结垢和堵气，可使电阻增大，耗电增加，脱盐效果下降，运行不稳定，电极易腐蚀，造成电极更换频繁，维修困难；结垢严重时，甚至可发生膜堆结成一整块而导致电渗析器报废。
与现有技术相比，本发明的电渗析器适用于硬度可达200德度，含盐量达10，000毫克／升的苦咸水和浑浊度达10毫克／升以内的水的淡化。就是这样坏的原水，也不需将原水予处理和加防垢剂，加酸等。可按极限电流操作，不需采取低电流操作，也不需采取频繁倒极等办法来防止结垢。由于不易结垢，不堵气，电阻较小，与现有电渗析器相比，本新型电渗析器可节能10－20％，膜的年损耗率不到1％，特别是不需原水予处理，可大大节省投资和制水成本，操作也简便了附
图1为电渗析工作原理图。
附图2为端电极示意图附图3为水在膜堆间的流程示意图附图4为电渗析组装及实施例图。(a)主视图，(b)侧视图附图5为带网隔板示意图附图6为倒向隔板示意图本发明的实施例如图4所示，其中5、6为原水至浓淡室入水口，3为极水入水管，12为极水出水管，16，17为浓淡水出口。当改变电源极性时，浓淡水出水管便可互换。18为电渗析器的下夹板，19为上夹板，20为支角，21为夹紧螺杆，22为电极接线柱，23为中间电极，24为极水连接管，25为膜堆。该实施例为两级五段电渗析器，膜对数为300对。原水硬度为197德度，含盐量为10，500毫克／升。淡化水硬度为4.6德度，含盐量为432毫克／升、脱除率为96％，该实施例已稳定运行一年半，达到设计予期效果。
权利要求1.一种由隔板，电极和离子交换膜组成的电渗析器，其特征在于所述的电渗析器的电极是由经过防腐处理的石墨板组成，其上设有多层鱼鳞形垫网；倒向隔板为无网隔板，仅在一端设有过水孔，安装时在其上部加设一带网隔板；电极、阴阳膜和隔板的过水孔均相同，而边孔<15>为中部过水孔<4>的一半。
2.根据权利要求1所述的电渗析器，其特征在于若两极之间为多段时，逐段的膜对数合理分配比例为10.90.80.7……。
专利摘要一种防垢耐蚀的电渗析器。适用于各类苦咸水的淡化。该电渗析器的特征是，电渗析器进水不需进行预处理和投加防垢药剂。在原水含盐量达10,000毫克/升，硬度达200德度及浑浊度在10毫克/升以内时，可长期稳定运行，膜年耗率不大于1％，电极不易腐蚀，耗电量比现行电渗析器省10—20％且可根据用户要求来调整淡水产量和水质。
文档编号C02F1/46GK2044968SQ8821410
公开日1989年9月27日 申请日期1988年9月16日 优先权日1988年9月16日
发明者何允星 申请人:何允星