压滤型扩散渗析装置的制作方法

本发明涉及一种压滤型扩散渗析装置，尤其涉及一种增大槽内的回收室和排液室的数量，使每一个槽的酸、碱回收能力提高，并且能够防止稀释热引起的离子交换膜的损伤的压滤型扩散渗析装置。

背景技术：

现在，使用离子交换膜的扩散渗析装置构成为：将离子交换膜和室框夹入液体导入框之间，并使离子交换膜和室框交替层叠地排列在液体导入框之间，并将两端用紧固框紧固从而在内部交替形成回收室和排液室。

作为渗析装置的一个用途，利用使用离子交换膜的扩散渗析法从各种酸性废液或碱性废液中进行酸回收或碱回收。

扩散渗析法是指利用酸、碱和作为不需要成分的盐类之间的通过离子交换膜的浓度扩散速度差来分离回收酸、碱的方法。

对于在这样的扩散渗析装置中使用的紧固器具而言，主流是采用对每一个槽用螺栓螺母进行紧固的方式。由于该螺栓紧固型电池槽是在室框实体部的外侧排列紧固螺栓从而进行紧固的形态，因此，螺栓的紧固力不会直接传递至室框实体部，而是经由紧固框而传递力，从而会导致紧固框产生挠曲变形。如果该紧固框的挠曲变形变大，则会导致应紧固的室框实体部产生挠曲变形，导致外部泄漏、内部泄漏这样的不良情况发生。

因此，为了抑制紧固框在紧固时的挠曲变形，紧固框需要可对应紧固压力的板厚，因此，具备能覆盖室框实体部的大小(例如，30mm～50mm厚度)的铁板。并且，为了增强强度进一步在该铁板面施加有加强肋。

扩散渗析装置的每一个槽的能力由室框尺寸、回收室和排液室的数量所决定，该螺栓紧固型扩散渗析装置的渗析槽内的回收室和排液室的数量由紧固器具的挠曲、组装和拆卸时的操作性等所决定。

在此，通过组合回收室框、离子交换膜、排液室框、离子交换膜而一个一个地形成回收室和排液室。并且，该组合是发挥扩散渗析功能的最小单位，以下，定义为“对”。

作为这样的渗析装置的例子，例如，夹入多个对而构成一个单元。存在专利文献1那样的紧固器具，该紧固器具排列多个该单元，并将整体紧固从而一体化。

对于通常的液体组合而言，组装的对的数量为每一个槽150对左右。于是，若考虑螺栓紧固型槽中的紧固器具的重量等的处理性和紧固框的挠曲变形，则通常来说，可组装的室框的尺寸为0.5m²左右，每一个槽的全有效膜面积为150m²左右。

现有技术文献

专利文献1：中国专利申请号200520015796.4号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

但是，就螺栓紧固型渗析槽而言，如上所述，由于其呈在室框实体部的外侧排列紧固螺栓从而进行紧固的形态，因此，螺栓的紧固力不会直接传递至室框实体部，而经由紧固框而传递力，使紧固框发生挠曲变形。

作为将该螺栓紧固型渗析槽组装在槽内的方法，现有技术中采取的方法如下：翻转渗析槽并在紧固框上搭载液体导入框后，以回收室框、离子交换膜、排液室框、离子交换膜的顺序，交替层叠室框和交换膜地组装，并在搭载了液体导入框之后，搭载紧固框，并利用螺栓螺母进行紧固。

上述方案的紧固方法中，假定在增加了组装的对的数量的情况下，不仅组装高度变大，螺栓的长度也变长，不容易得到均匀的紧固，组装和拆卸作业的维护性变得非常不好。因此，现实中不实施。

另外，通过该扩散渗析装置，能够从包含金属离子等杂质的酸性废液中实施酸回收或者从碱性废液中实施碱回收。并且，在酸回收中阴离子交换膜用作离子交换膜，在碱回收中阳离子交换膜用作离子交换膜。

这些扩散渗析槽内，有可能因为离子交换膜移动的离子的稀释热，而在室框内流路的中央部附近产生蓄热导致产生离子交换膜的损伤。

在从稀释热很大的组成液回收酸、碱时，在组装的对的数量变大的情况下或在组成液浓度较高的情况下，伴随离子移动的稀释热在回收室侧发生较大程度的发热从而产生蓄热。并且，根据情况，引起膜、室框的发热损伤，导致很大的损伤。

由此，增强处理能力时采取了并排多个螺栓紧固型渗析槽从而对应的手段，但实际情况是需要较宽的设置面积。

本发明是鉴于这种现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于，提供一种压滤型扩散渗析装置，该压滤型扩散渗析装置能够增大槽内的回收室和排液室的数量且提高每一个槽的酸、碱的回收能力，并且能够防止稀释热引起的离子交换膜的损伤。

用于解决问题的方案

因此，在本发明(第一方案)中，压滤型扩散渗析装置具备：在一对紧固构件之间配置的多个堆叠以及借助所述紧固构件来紧固该堆叠的紧固器具，所述堆叠是在一对中间框之间配置多个包括一个回收室和一个排液室的对而构成的，所述一个回收室和所述一个排液室使室框和排列离子交换膜交替排列而形成的。

交替排列离子交换膜和室框从而形成包括一个回收室和一个排液室的 对。压滤型扩散渗析装置通过利用堆叠划分组装在槽内的多个对，在一对紧固构件之间能够排列较多的对，能够显著增大每一个槽的膜面积。

另外，在本发明(第二方案)中，在与所述紧固构件最近地配置的中间框具有向所述回收室和所述排液室供给、排出液体的液体导入部。

由于在与紧固构件最近地配置的中间框具有液体导入部，因此能够简易地构成压滤型扩散渗析装置。

而且，在本发明(第三方案)中，在所述一对中间框中至少一者具有向所述回收室和所述排液室供给、排出液体的液体导入部。

由于在中间框具有液体导入部，因此具有能够阻断与其他堆叠之间的液体流通的构造。由此，液体的分散性变好，酸、碱、不必要成分的盐类等的分离回收效率变高。通过以这种形式得到简易的构造，能够容易地进行每一个堆叠的状态管理。并且，不仅有利于早期发现异常，当堆叠发生异常时，仅维护发生异常的堆叠即可，由此能够显著提高运转管理及维护性。

而且，在本发明(第四方案)中，在与所述紧固构件最近地配置的中间框具有向所述回收室和所述排液室供给、排出液体的液体导入部，在与所述紧固构件最近地配置的中间框以外的中间框均不具有向所述回收室和所述排液室供给、排出液体的液体导入部。

能够简易地构成压滤型扩散渗析装置。

而且，在本发明(第五方案)中，每2个～20个所述对配置用于冷却稀释热的冷却室。

由于配置有冷却室，因此能够防止由稀释热引起的离子交换膜、室框的损伤。

而且，在本发明(第六方案)中，所述堆叠具备保持所述对的层叠状态的临时紧固螺栓。

临时紧固螺栓安装在每一个堆叠，并适度临时紧固螺栓，由此，在堆叠 移动时能够使堆叠内的多个室框和膜的层叠物保持其形态而不会脱落。

而且，在本发明(第七方案)中，所述堆叠内的对的数量为20对～200对。

而且，在本发明(第八方案)中，在所述紧固器具具有固定框、向该固定框移动自如的移动框以及与所述固定框连续设置的滑杆，所述移动框和所述中间框沿着所述滑杆移动自如。

在利用紧固器具紧固时，移动框和中间框沿着滑杆从而容易地移动自如。因此，不仅能够实现均匀的紧固，且在紧固解放时堆叠不会从紧固器具脱落，从而在维护上优异。

而且，在本发明(第九方案)中，所述紧固器具产生的紧固压力为每所述移动框的单位面积0.1MPa～0.6MPa。

发明的效果

根据以上说明的本发明(第一方案)，由于构成为具备多个堆叠和将堆叠紧固的紧固器具，因此对于压滤型扩散渗析装置而言，通过利用堆叠划分组装在槽内的多个对，从而能够在一对紧固构件之间排列较多的对。因此，能够显著增大每一个槽的膜面积。

附图说明

图1是本发明的实施方案的压滤型扩散渗析装置的整体结构图。

图2是堆叠的组装结构图。

图3是膜室框排列图(其一)。

图4是带有喷嘴的中间框的外观图(其一)。

图5是带有喷嘴的中间框的外观图(其二)。

图6是不带有喷嘴的中间框的外观图。

图7是排液室框的结构图。

图8是回收室框的结构图。

图9是本发明的其他实施方案的压滤型扩散渗析装置的整体结构图。

图10是同上的堆叠的组装结构图。

附图标记说明

1、3缓冲框，5堆叠，7移动框，9固定框，11水平连结杆

13立设连接杆，14离子交换膜，15滑杆，17液压加压杆

20紧固器具，21回收室框，23排液室框，30对

32管道孔，40、50、60中间框，41、52、62框体

42A、42B回收液喷嘴，43通孔，44A，44B排液喷嘴

45A，45B冷却水喷嘴，49台阶部，51支座，53堆叠临时紧固螺栓

61冷却室框，62开口，63薄膜，65分配器，67网

72框架部，100、200压滤型扩散渗析装置

具体实施方式

以下，对本发明的实施方案进行说明。将本发明实施方案的压滤型扩散渗析装置的整体结构表示在图1中。在图1中，压滤型扩散渗析装置100以在缓冲框1和缓冲框3之间使多个堆叠5以互相邻接的方式配置。

在缓冲框1的左端突出设置有移动框7，另外，在缓冲框3的右端突出设置有固定框9。移动框7和固定框9相当于紧固构件。在固定框9的下端固定有水平连结杆11，在该水平连结杆11的左端固定有立设连接杆13。并且，在固定框9和立设连接杆13之间以与水平连结杆11平行的方式安装有滑杆15。滑杆15配置在固定框9和立设连接杆13各自的近前侧和远侧的两侧部。

在立设连接杆13贯通有液压加压杆17，使得在移动框7被该液压加压杆17从左方施加有按压力。通过该按压力，堆叠5被紧固于移动框7和固定框9之间。利用移动框7、固定框9、水平连结杆11、立设连接杆13、滑杆15、液压加压杆17构成紧固器具20。

接着，在图2中表示堆叠的组装结构图，在图3中表示膜室框排列图。

在图2及图3中，交替层叠回收室框21、排液室框23、离子交换膜14，利用这些层叠而成的膜室框形成发挥扩散渗析功能的最小单位的对30。并且，在层叠有多个对30的该移动框7侧的端部配置有带有喷嘴的中间框40，在固定框9侧的端部配置有带有喷嘴的中间框50。喷嘴相当于液体导入部。

在层叠有多个对30的、该中间部分配置有不具有喷嘴的两个中间框60。夹在带有喷嘴的中间框40和不带有喷嘴的中间框60之间的多个层叠的对30形成一个堆叠5。同样地，在不带有喷嘴的中间框60和带有喷嘴的中间框50之间配置的多个层叠的对30形成另一个堆叠5。

此外，图2中，为了简化示出了构成两个堆叠5的情况，图1示出的是利用不具有喷嘴的一对中间框60将中间部分配置成多个堆叠5的例子。

另外，在各个堆叠5的层叠有多个对30的中央配置有冷却室框61，在冷却室框61两侧配置有PP(聚丙烯树脂)、PE(聚乙烯树脂)等树脂制的薄膜63。

接着，在图4、图5及图6表示中间框的外观图。中间框类具有作为堆叠5的紧固框的功能。在图4中，在带有喷嘴的中间框40的框体41的上部配置有在图中左侧具有喷嘴口的回收液喷嘴42A。并且，管道孔32A配置在框体41的图中右上部。回收液喷嘴42A经由通孔43A而与管道孔32A连通。

另一方面，在框体41的下部配置有排液喷嘴44A和冷却水喷嘴45A，其中，排液喷嘴44A在图中右侧具有喷嘴口，冷却水喷嘴45A在图中左侧具有喷嘴口。另外，管道孔32B配置在框体41的图中右下部，管道孔32C配置在框体41的图中下部中央。排液喷嘴44A经由通孔43B而与管道孔32B连通，另一方面，冷却水喷嘴45A经由通孔43C而与管道孔32C连通。

图5中，在带有喷嘴的中间框50的框体52的上部配置有排液喷嘴44B和冷却水喷嘴45B，其中，排液喷嘴44B在图中左侧具有喷嘴口，冷却水喷嘴45B在图中右侧具有喷嘴口。并且，管道孔32D配置在框体52的图中右上部，管 道孔32E配置在框体52的图中上部中央。排液喷嘴44B经由通孔43D而与管道孔32D连通，另一方面，冷却水喷嘴45B经由通孔43E而与管道孔32E连通。

另一方面，在框体52的下部配置有在图中右侧具有喷嘴口的回收液喷嘴42B。另外，管道孔32F配置在框体52的图中右下部。回收液喷嘴42B经由通孔43F而与管道孔32F连通。

而且，图6中，在不具有喷嘴的中间框60的框体62的上部配置有管道孔32G、32H、32I，另外，在框体62的下部配置有管道孔32J、32K、32L。

在框体41、52、62的两侧部安装有L字状的台阶部49。在该台阶部49的上方及下方分别形成有支座51。并且，在该支座51安装有图1中所示的堆叠临时紧固螺栓53。

接着说明室框。在图7的排液室框的结构图中，在排液室框23的框架部72的中央形成有四边形状的开口62。在与开口62连通的管道孔32M和管道孔32R嵌合有用于保证液体流路的分配器65A、65B。该分配器65A、65B刻制有多个条的细槽。

在开口62的内侧配置有成为排液室框23的流路部的间隔件的塑料制的网67。该网67是为了使离子交换膜14不彼此粘结在一起且分散被处理液而设置的。

此外，图8所示的回收室框21刚好相当于是将排液室框23翻转后的构件，回收室框21和排液室框23具有同样的构造。另外，冷却室框61未图示，但构成为分配器65A、65B分别嵌合于管道孔32N和管道孔32Q。

接着说明本发明的实施方案的压滤型扩散渗析装置的作用。压滤型扩散渗析装置100呈如图1所示在紧固器具20通常组装2个～10个堆叠5，并在两端配置紧固框的形态。在各堆叠5通常使用20对～200对的膜和室框，优选使用40对～120对的膜和室框。

压滤型扩散渗析装置100通过利用堆叠5来划分组装在槽内的多个对，由此，能够在缓冲框1和缓冲框3之间排列较多的膜组，能够显著增大每一个槽的膜面积。

换言之，隔着在两端配置的中间框40和中间框60、中间框60和中间框60、中间框60和中间框50而临时固定相当于以往的螺栓紧固槽与螺栓紧固槽之间的量的多个对，从而构成堆叠5，通过该方法，能够在压滤型扩散渗析装置100的一个槽内排列以往的螺栓紧固槽的多个槽。

另外，通过以这种方式进行构成堆叠，由此提高了维护性。

接着说明排液、回收液的流动。为了明确中间框和室框的方向及位置的关系，图4～图8的各图中标记了近前侧、远侧。例如，在图4中对框体41的左侧标记了近前侧，对框体41的右侧标记了远侧，即，将框体41的左侧视为近前侧，将框体41的右侧视为远侧。

排液从图4的排液喷嘴44A流入，经过通孔43B而通过管道孔32B，再通过图3及图7所示的排液室框23的管道孔32R。之后，在分配器65B中流动并在排液室朝向上方缓慢地通过，之后，如图3中所示，在分配器65A中流动并通过管道孔32M。

通过管道孔32M的排液通过图6的中间框60的管道孔32G。并且，最终通过图5的中间框50的管道孔32D，再经由通孔43D从而从排液喷嘴44B排出。

另一方面，回收液从图4的回收液喷嘴42A流入，经由通孔43A而在管道孔32A中通过，再通过图3及图8所示的回收室框21的管道孔32O。之后，在分配器65A中流动并在回收室朝向下方缓慢地通过，之后，在分配器65B中流动并通过管道孔32P。

通过管道孔32P的回收液通过图6的中间框60的管道孔32J。并且，最终通过图5的中间框50的管道孔32F，再经由通孔43F从而从回收液喷嘴42B排出。以这种方式，隔着离子交换膜14，排液和回收液互相相反地流动。

中间框60成为这样的构造，通过设置管道孔32，从而不妨碍液流地使其流通。通过这样的结构，用于导入液体的喷嘴配管仅设置在配置在两端的中间框40和中间框50即可，从而得到简易的渗析装置构造。

接着说明冷却水构造。

如上所述，在从稀释热较大的组成液回收酸、碱时，在组装的对的数量增加的情况下，或在组成液的浓度较高的情况下，伴随离子移动的稀释热将会变大。因此，会在回收室侧发热，从而产生蓄热，根据情况，引起膜、室框的发热损伤，导致很大的损伤。

该蓄热由在回收室框21和排液室框23流动的液流方向所决定。并且，上述的液流方向为对流时，伴随离子移动而产生的稀释热在流路中央部蓄热，会在该流路中央部附近引起异常的温度上升。

为了防止该流路中央部的蓄热且管理作为目标的运转温度，如图3所示，优选地，以2对～20对为间隔，在堆叠5内配置用于冷却稀释热的冷却室框61。在该冷却室框61的两侧配置PP、PE等树脂制的薄膜63。该薄膜63的厚度优选为50μm～300μm，通过该薄膜63能够防止液体混入到相邻的腔室并且还能够与相邻的腔室容易地进行热交换。

此外，作为在冷却室框61中流动的冷却水，可以使用工业用水、净水、纯水等，并优选具备单独的冷却水循环槽和温度调节系统的设备。并且，该温度调节系统利用冷却水循環槽供给冷却水，使得回收液或排液的温度成为作为目标值的运转温度。

冷却水从图4的冷却水喷嘴45A流入，经由通孔43C通过管道孔32C，并通过冷却室框61的管道孔32Q。之后，在分配器中流动并在冷却室中朝向上方通过，之后，在分配器中流动并通过管道孔32N。

通过管道孔32N的冷却水通过图6的中间框60的管道孔32H。并且，最终通过图5的中间框50的管道孔32E，经由通孔43E从而从冷却水喷嘴45B排出。

此外，堆叠临时紧固螺栓53安装在每个堆叠5，通过适度临时紧固螺栓，能够使堆叠5内的多个室框21、23和离子交换膜14的层叠物在堆叠移动时保持该状态而不会脱落。并且，优选具有这样的构造：将堆叠5移动到紧固器具20并利用油压冲压进行紧固后，能够除去堆叠临时紧固螺栓53。

而且，优选地，从紧固器具20卸下堆叠5时，在减缓油压冲压的紧固压 力之前，能够临时固定，作为堆叠临时紧固螺栓53，优选采用紧固容易的拉线螺柱。

中间框40、50为兼顾作为堆叠5的紧固框的功能以及作为朝向堆叠5内的室框21、23、61的液体导入部的功能的室框。

中间框40、50、60适度紧固室框21、23和离子交换膜14的层叠物并且能够在保持该状态的同时还兼顾用于安装于紧固器具20或从紧固器具20拆卸的功能，从耐化学性、加工性，强度等的角度出发，作为材质适合采用PVC(氯乙烯树脂)、CPVC(氯化氯乙烯树脂)、PP(聚丙烯树脂)、PE(聚乙烯树脂)、FRP(纤维强化塑料)等的树脂制材料。

考虑到作为构造体的强度、防止临时固定时的变形、确保液体导入构造构筑时的流动性及加工性，中间框40、50、60的厚度71优选为20mm～60mm。对中间框40、50、60的尺寸没有特别的限制，优选地，宽度为600mm～1800mm，高度为1200mm～3500mm。

如图1所示，堆叠5及移动框7具有台阶部49构造，从而具有在紧固器具20的滑杆15上挂住该台阶部49的突设部分，从而悬挂的构造。

通过该形状，紧固时移动框7和堆叠5容易在滑杆15上滑动。因此，不仅能够实现均匀的紧固，在紧固解放时堆叠5不会从紧固器具20脱落从而在维护上优异。

由于具备滑杆15，能够以使堆叠5在安装后的移动和紧固时的滑动良好的方式均匀地紧固。通过使移动框7的形状具有与缓冲框1、缓冲框3的同等的尺寸，从而使紧固部与螺栓紧固不同，使紧固力直接施加于室框实体部，因此，能够使紧固框的变形也变少，从而获得均匀的紧固。

紧固压力根据室框材质、形态、使用的膜的种类而有若干不同，但以极力防止朝向外部的漏液(外部泄漏)为目的设定，优选紧固压力为每缓冲框1的单位面积0.1MPa～1.0MPa。另外，对于移动框7的尺寸没有特别的限制，考虑到室框21、23，离子交换膜14，中间框40、50，60等的制作性，优选地，宽度为500mm～1500mm，高度为1000mm～3000mm。

接着，设定组装于该紧固器具20的扩散渗析槽的每一个槽的最大有效膜面积。考虑到在堆叠5内组装膜时的操作性或堆叠5的处理性等，对每一堆叠设定为120对，考虑到整体的紧固器具的长度，组装在紧固器具20的堆叠5的数量设定为10堆叠，考虑到室框的制作性等，组装的室框的有效膜尺寸为2.0m²左右。因此，每一台压滤型扩散渗析装置100的全有效膜面积为4800m²左右。

像这样，在压滤型扩散渗析装置100中，能够将对的数量增加至螺栓紧固型的大致20倍左右。

此外，以上说明中，说明了通过在带有喷嘴的中间框40和带有喷嘴的中间框50之间配置多个不具有喷嘴的中间框60，从而具备多个堆叠5。

然而，如图9的压滤型扩散渗析装置的整体结构图及图10的堆叠的组装结构图所示，也可以是针对所有的堆叠5均具备带有喷嘴的中间框40和带有喷嘴的中间框50。

在图9及图10中，对于压滤型扩散渗析装置200而言，由一对中间框40、中间框50构成的堆叠5具有针对各个堆叠的每一个堆叠独自供给、排出液体的回收液喷嘴42A、42B、排液喷嘴44A、44B以及冷却水喷嘴45A、45B，且堆叠5具有阻断经由室框内管道孔32而与其他堆叠5的液体流通的构造。

通过以上的结构，液体的分散性变好，因此酸、碱、不必要成分的盐类的分离回收效率变高。以这种形式构成简易的结构，因此能够容易地进行每个堆叠的状态管理。并且，不仅有利于早期发现异常现象，在堆叠发生异常时，只维护異常堆叠即可，由此显著提高运转管理及维护性。

【实施例】

以下说明本发明的压滤型扩散渗析装置的実施例，本发明不只限于该实施例。本实施例中使用的是旭硝子玻璃股份有限公司制造的压滤型扩散渗析装置。

回收室框21、排液室框23、冷却室框61的室框尺寸分别为宽度1120mm、 高度2300mm，室框的开口62的面积(有效膜面积)为1.78m²，厚度1.9mm。室框框架部72的材质为聚烯烃系热可塑性弹性体制，是一种在一侧面突出有肋的的格子状肋片。在开口62安装通过挤塑法(日文：ネトロン法)制造的聚乙烯制网67，作为分配器65安装了隧道式分配流路(日文：トンネルタイプディストリビューター)。

在中间框将准备好的回收室框21、排液室框23及阴离子交换膜(AGC工程株式会社制造DSV)1200对划分为十个堆叠5。并且，对于堆叠5内的120对，每6对组装一个冷却室框61。

各堆叠5在利用作为堆叠临时紧固螺栓53的拉线螺柱而固定连接后，移动至紧固器具20。紧固器具20利用油压冲压，作为紧固压力以每移动框7的单位面积0.3MPa实施了紧固。

在以这种方式构成压滤型扩散渗析装置100后，实施了自废硫酸的硫酸回收扩散渗析。

作为运转条件，在如下条件下实施运转，使废硫酸组成为硫酸浓度250g/L，铁浓度50g/L，相对于排液供给量而言的有效膜面积为1.04m²/l/h，相对于排液供给量而言的回收酸流出量的比率为1.4，冷却室温度为25℃。

其结果，铁浓度1g/L、硫酸浓度166g/L、硫酸的回收率93％，即得到了较高的硫酸回收率。另外，在进行一个月的连续渗析运转之后，拆卸渗析槽并观察了内部，结果，并没有发现由于离子交换膜14、室框21、23的发热而引起的异常。