[实用新型]一种紧凑型电渗析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电渗析技术领域，特别涉及一种液压紧固的紧凑型电渗析装置。

背景技术

电渗析是电场驱动的水溶液离子脱除/浓缩的分离技术，在电场的作用下可实现淡化室水溶液盐分的脱除和浓缩室水溶液盐分的富集。电渗析可应用于：（1）地表水纯化、苦咸水淡化和海水淡化等饮用及生活用水的制备，（2）工业初级纯水脱盐、工业中水脱盐、工业含盐废水治理、反渗透浓水脱盐等工业用水制备、治理及循环利用，（3）化工/食品/医药生产过程中水溶液盐分的脱盐，确保产品品质或使生产过程可持续进行。电渗析的应用为生产生活提供了新水源，实现了水资源的循环利用，与生产工艺结合实现生产过程的节能减排，是一种重要的水处理及分离工艺。

电渗析装置的核心部件是由多张阴离子交换膜、淡化室隔板、阳离子交换膜和浓缩室隔板交替排列组成的电渗析膜堆（membrane stack）。膜堆两端分别放置电极、配水板和夹紧板，并通过螺杆和螺母紧固，形成了电渗析膜组件（membrane module）。通常电极固定于配水板，配水板有淡化液或浓缩液的进水口和出水口以及电极液的进水口和出水口，配水板的布水流道将淡化液或浓缩液导引到膜堆，将电极液导引到电极表面；夹紧板边缘有螺杆孔，用于组件紧固。中国专利CN201320159281.6和CN201320286817.0、美国专利US8784632和US9359232中的电渗析膜组件均通过螺杆和螺母紧固。工业应用中往往要求设备具有更高的处理量，这通过增大设备的截面积和增加膜对数来实现（1个膜对包含1张阴离子交换膜、1张淡化室隔板、1张阳离子交换膜和1张浓缩室隔板）；比如典型的截面尺寸为400mm×1600mm的膜组件配制200-250膜对，典型的截面尺寸为800mm×1600mm的膜组件配制250-300膜对。大型膜组件需要10多套螺杆紧固，通常人力安装，劳动强度大；各螺杆的压紧力很难控制均匀，可能出现局部过紧或膜堆渗水问题；在使用过程中各螺杆需要定期再紧固，费时费力；并且单台设备需要配备相应进出水管，当设备数量较多时占用很大用地面积。

中国专利CN201420589614.3和CN201620418557.1公开了采用液压紧固的电渗析装置，离子交换膜和隔板交替排列后通过带有浓水和淡水进出水口的两块平板初步紧固形成膜堆，多个膜堆首尾相连放置于两块极板之间，极板上固定了电极并带有电极液进出水口，然后整体通过液压驱动的两块压紧板紧固。液压紧固克服了螺杆紧固伴随的压紧力不均匀问题，且能实现多个膜堆的集成。然而，这些液压紧固的电渗析装置采用多个膜堆放置于两块带电极的极板之间，压合单个膜堆的两块平板上没有电极；所有膜堆只能有同样的电流，无法实现各个膜堆电流的按需调整；紧固膜堆的两块平板类似隔板，边沿压合密封，中央挖空填充淡化液或者浓缩液，平板带有进出水口从而厚度会超过30mm，导致平板本身的电阻很大，额外消耗电能，平板内溶液流速不同于临近隔板，导致紧邻平板的离子交换膜及隔板因两侧水压不一致而变形；在一对电极之间放置多个膜堆，导致一对电极之间的膜对数过多，根据Yoshinobu Tanaka编辑出版的《Ion Exchange Membranes Fundamentals and Applications》（ISBN 978-0-444-51982-5）第12章的分析，过多并联的膜对数会导致更多的电流从浓缩液和淡化液的布水流道中泄漏，即内部电流泄漏（internal electric current leakage），降低了电渗析装置的电流效率，增加了运行能耗。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种紧凑型电渗析装置，该装置采用液压紧固，能够放置多个电渗析膜组件，每个膜组件带有独立的电极和配水板，从而各个膜堆之间可以自由地串联或并联，各个膜堆可以独立施加电流，灵活度高，占地面积小。

本实用新型所提供的紧凑型电渗析装置，包括至少两个电渗析膜组件和一套液压装置，所述的电渗析膜组件包括由离子交换膜和隔板构成的膜堆和置于膜堆两端的固定有电极的配水板，电渗析膜组件通过液压装置紧固。

所述配水板上有淡化液或浓缩液的进水口和出水口以及电极液的进水口和出水口，配水板上有将淡化液或浓缩液导引到膜堆的布水流道和将电极液导引到电极表面的布水流道，配水板边缘有多个贯穿孔，通过穿过所述贯穿孔的螺杆及与螺杆螺接的螺母将配水板、膜堆和另一块配水板连接成一个整体单元。