[发明专利]用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置与沉积方法

权利要求书

1.一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置，其特征在于：该离子膜电沉积装置（1）是一个长方体形状的密闭容器，密闭容器底部呈漏斗状，密闭容器左下方装有进水穿孔管（3），密闭容器右上方装有出水穿孔管（5），密闭容器底部中心的漏斗开有排泥口（4）；在长方体形状的密闭容器内壁两侧分别设有电极（2），该两侧的电极（2）为DSA电极，电极（2）与阴离子交换膜（7）之间、阴离子交换膜（7）相互之间均设有绝缘隔板（6），三者紧密相连，垂直安装在离子膜电沉积装置（1）下部的挡板（8）上面；所述装置的沉积方法：在一对电极间平行固定安装多片阴离子交换膜，采用软化与脱垢两个步骤交替操作；

1)进行循环冷却水软化处理时：

利用电流密度为50-300 A/m² 的直流电促进阴离子交换膜靠近阴极一侧水电离，产生的OH^-在电场的作用下穿过阴离子交换膜与H⁺分离，在阴离子交换膜靠近阳极一侧与循环冷却水中的HCO₃^－、Ca²⁺ 和Mg²⁺ 反应分别生成CaCO₃ 和Mg(OH)₂并沉积于阴离子交换膜表面，水中硬度离子得到去除，碱度得到降低；处理后的水流由出水穿孔管排出；处理过程中，两个电极产生的气体随水流由出水穿孔管排出；

2) 进行脱垢处理时：

脱垢时互换电极极性，在原先沉积垢层的膜一侧产生大量H⁺与垢层反应使其脱落，脱落的沉淀物随水流从排泥口排出。

2.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置，其特征在于：所述绝缘隔板（6）厚度为3～10 mm，中间开有多条相互平行的凹槽作为水流通道，每条凹槽内均开有对应的通槽（9）作为离子电迁移通道。

3.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置，其特征在于：所述电极（2）、绝缘隔板（6）和阴离子交换膜（7）采用绝缘螺杆（10）连接，螺杆两端通过绝缘螺母（11）固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置，其特征在于：所述电极（2）上端具有凸出部分，凸出部分钻有小孔，与接线通过螺钉固定连接，接线再分别与电源的正、负极相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置，其特征在于：所述密闭容器内壁两侧的电极（2）极性相反。

6.用于权利要求1-5中任一所述一种用于循环冷却水软化处理的离子膜电沉积装置的沉积方法，其特征在于：在一对电极间平行固定安装多片阴离子交换膜，采用软化与脱垢两个步骤交替操作；

1)进行循环冷却水软化处理时：

关闭排泥口阀门，打开进水穿孔管（3）阀门，循环冷却水从进水穿孔管（3）输入离子膜电沉积装置（1），水流自下而上；两侧的DSA电极通过接线分别与直流电源的正、负极或直流电源的负、正极相连；打开直流电源，利用电流密度为50-300 A/m² 的直流电促进阴离子交换膜靠近阴极一侧水电离，产生的OH^-在电场的作用下穿过阴离子交换膜与H⁺分离，在阴离子交换膜靠近阳极一侧与循环冷却水中的HCO₃^－、Ca²⁺ 和Mg²⁺ 反应分别生成CaCO₃ 和Mg(OH)₂并沉积于阴离子交换膜表面，同时阴极表面水电解产生的高浓度OH^－，与循环冷却水中的HCO₃^－、Ca²⁺ 和Mg²⁺ 反应分别生成CaCO₃ 和Mg(OH)₂并沉积于阴极表面，水中硬度离子得到去除，碱度得到降低；与此同时电解过程中阳极上会产生次氯酸盐杀菌灭藻剂；处理后的水流由出水穿孔管（5）排出；处理过程中，两个电极产生的气体随水流由出水穿孔管（5）排出；

2) 进行脱垢处理时：

当垢层逐渐覆盖阴离子交换膜和阴极表面时，会导致阴离子交换膜和阴极性能失效的问题，因此需要定期进行脱垢处理；脱垢前，先关闭进水穿孔管（3）阀门，并使排泥阀继续保持关闭状态，离子交换膜和电极完全浸没于溶液中；然后，互换两侧的DSA电极的极性，打开直流电源，利用电流密度为100～300 A/m² 的直流电促进水电离，原先布满垢层的阴离子交换膜一侧将产生高浓度H⁺，同时原先布满垢层的阴极将作为阳极电解水产生高浓度H⁺，H⁺与垢层内部的CaCO₃ 和Mg(OH)₂反应使其溶解，促成垢层的脱落，脱除的沉淀物从阴离子交换膜和阴极表面转移至水相；脱垢过程中，两个电极产生的气体从出水穿孔管（5）排出；脱垢结束后，关闭直流电源，打开排泥口阀门，脱除的沉淀物随水流从排泥口（4）排出。