[实用新型]一种应用质子膜与阴离子膜通过电渗析原理分离氘的装置

说明书

本实用新型公开了一种应用质子膜与阴离子膜通过电渗析原理分离氘的装置，包括交替设置的多个低氘水腔和接受溶液腔，接受溶液腔与左侧低氘水腔通过质子膜连接，接受溶液腔与右侧低氘水腔通过阴离子膜连接，最外端两侧的低氘水腔的外侧分别通过阴离子膜与质子膜连接有阴极极液腔与阳极极液腔，阴极极液腔和阳极极液腔外侧设有电极板。接受溶液腔、低氘水腔、阴极极液腔及阳极极液腔底部均设有进水口，其上部均设有出水口。与现有技术相比，本装置可以以更低的能耗，更加廉价的设备，更加绿色环保方式对水中氘(D)进行分离与浓缩，并且同时生产出纯净的低氘水，在理想条件下甚至产纯净的无氘水。

技术领域

本实用新型涉及应用离子膜电渗析分离氘的技术领域，具体为一种应用质子膜与阴离子膜通过电渗析原理分离氘的装置。

背景技术

自然界中氢元素(H)的同位素氘(D)以约150ppm(百万分之一)的浓度广泛分布于水中，即以重水(分子式HDO或D₂O)的形态存在于自然界的水中。氘(D)是核工业中重要的原材料，同时将水中的重水分离后产生的低氘水(氘(D)含量低于145ppm)是更加理想的饮用水，所以氘的浓缩和低氘水的备制有很高的实际价值。

目前对水中氘(D)分离与低氘水的备制主要通过以下三种途径实现：1)电解水法；2)真空反复蒸馏法；3)化学置换法。其中第一种方法分离效果最好，但是能耗极高，而且设备费用很高；第二种方法除了能耗高之外，氘(D)分离效果不是很好；第三种方法会对分离后的水和环境造成污染，不能饮用，后期处理复杂。

申请号为CN201710341585.7的发明专利公开了一种制备多种浓度低氘水的精馏工艺系统，包括氮气供气系统、原料水供应系统、第一水精馏系统、第一氘水收集系统、第一换热系统、第一监测控制系统、第二水精馏系统、第二氘水收集系统、第二换热系统、第二监测控制系统、第三水精馏系统、第三氘水收集系统、第三换热系统、第三监测控制系统。本发明还提供了该精馏工艺系统的实现方法。该发明逻辑严谨、设计完备，可提高氢氘分离效率，并提供满足不同需求的浓度的低氘水。但其结构相对复杂，设备成本及能耗高，无法通过简单操作实现。

所以目前需要一种可以简单操作，且造价低、环保性高的分离氘的装置。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种应用质子膜与阴离子膜结合电渗析技术分离水中氘的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。该装置不仅结构简单、成本低、能耗低，并且以绿色环保的方式对水中氘(D)进行分离与浓缩，同时生产出纯净的低氘水。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种应用质子膜与阴离子膜通过电渗析原理分离氘的装置，包括交替设置的多个低氘水腔和接受溶液腔，其中所述接受溶液腔与左侧低氘水腔通过质子膜连接，所述接受溶液腔与右侧低氘水腔通过阴离子膜连接，最外端两侧的低氘水腔的外侧分别通过阴离子膜与质子膜连接有阴极极液腔与阳极极液腔，所述阴极极液腔和阳极极液腔外侧设有电极板，其中左侧的电极板为阴极，右侧的电极板为阳极；

所述接受溶液腔、低氘水腔、阴极极液腔及阳极极液腔底部均设有进水口，其上部均设有出水口。

进一步地，所述接受溶液腔内添加有离子交换树脂填充物，所述低氘水腔内添加有泡沫镍金属网格材料。

进一步地，所述质子膜为只能通过H⁺的功能膜，所述阴离子膜为只能通过OH^-的功能膜。

进一步地，所述接受溶液腔和低氘水腔均为长方形腔体。

进一步地，所述接受溶液腔底部进水口通入水、碱性溶液。

进一步地，所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液。

本实用新型带来的有益效果有：