CN106139903A - 用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法，是通过膜分离法得到一定浓缩倍数的水的处理方法及其装置。本发明装置包括压力水箱；压力水箱通过管路与动力源相连接，动力源的另一端通过管路与原水箱相连接；动力源的连接管路上设有调节压力和流量的回流阀门，回流阀门另一端的连接管路与原水箱连接；原水箱内设有加热器，加热器的另一端连接温控器；压力水箱内设有搅拌器，搅拌器的一端连接搅拌电机；压力水箱上部设有排气阀和取样阀；压力水箱的内壁设有反渗透分离膜，压力水箱的内壁上还设有能够透水的微孔。本发明具有结构简单，设计合理，操作安全可靠的优点。可以快速浓缩水中溶质，并且使工作效率得到显著提高。

Description

用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法，是通过膜分离法得到一定浓缩倍数的水的处理方法及其装置。

背景技术

火电、石油、化工等行业常常装有使用循环冷却水的设备，为了减少这类设备的耗水量，需要提高循环冷却水的浓缩倍数运行，冷却水浓缩倍数提高后，水中的难溶盐类等溶质会析出，附着在换热器内壁形成水垢，影响换热效果，为了防止换热器冷却水侧的结垢，常常要对冷却水进行阻垢加药处理，因此而进行循环水的阻垢处理静态或动态模拟试验。在试验中必须把作为冷却水的水样浓缩到一定倍数，以考察药剂的阻垢或缓蚀效果。目前获得一定浓缩倍数水样的方法是蒸发浓缩，存在工作效率低，操作时间长，过程影响因素多的问题，往往造成试验结果可重现性差。

另外，水处理行业为了防止冷却水在加热、蒸发、浓缩后水中溶解的盐类物质不稳定，从水中析出生成水垢，常要进行阻垢试验，确定对可能产生水垢的水采取什么样的阻垢处理方法，这种试验是采用模拟方法的，即要模拟水中溶质被浓缩后的情况，目前采取的方式是对水样进行蒸发浓缩，蒸发掉一部分纯水，得到溶质浓度被浓缩的试验水样，留在水中的盐类浓度提高，使用的装置有普通加热装置和容器或者旋转蒸发仪等，缺点是蒸发浓缩的效率低，每次试验耗时长，不能快速达到预定的浓缩倍数，过程也容易受到外界因素干扰。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法。其目的是解决以往冷却水阻垢处理试验中蒸发浓缩速度慢，过程容易受到干扰难于控制、重现性差的问题。可以实现在密闭容器内，屏蔽外界干扰因素的情况下，把水快速浓缩到预定倍数再考察阻垢处理效果的目的。

为了实现上述发明目的 ，本发明是通过以下技术方案来实现的：

用于把水中溶质快速浓缩的装置，包括压力水箱；压力水箱通过管路与动力源相连接，动力源的另一端通过管路与原水箱相连接；动力源的连接管路上设有调节压力和流量的回流阀门，回流阀门另一端的连接管路与原水箱连接；原水箱内设有加热器，加热器的另一端连接温控器；压力水箱内设有搅拌器，搅拌器的一端连接搅拌电机；压力水箱上部设有排气阀和取样阀；压力水箱的内壁设有反渗透分离膜，压力水箱的内壁上还设有能够透水的微孔。

所述反渗透分离膜是通过涂覆、贴覆、粘贴、夹持、镶嵌方式之一或其组合的安装方式固定在压力水箱的内壁上。

所述的反渗透分离膜也可用其他有机膜替代。

所述微孔可以用引流沟槽或凹型的液体流道来替代。

所述动力源的入口端通过管路连接原水箱，动力源的出口端通过管路连接压力水箱；动力源的出口端管路上连接有调节压力和流量的回流阀门和连接管路，连接管路的一端回流到原水箱内。

所述动力源包括水泵或活塞。

所述压力水箱为密闭结构，在压力水箱上部设有密闭端盖。

所述动力源若为水泵时，则其把外部原水箱内的水加压后通过压力水箱侧壁上的接口送入压力水箱内，水分子在压力下透过反渗透分离膜和压力水箱的侧壁上的微孔流出压力水箱，压力水箱内的溶质被浓缩；若所述的动力源用活塞来替代，则其置于压力水箱内壁没有设置反渗透分离膜的部位，压力水箱内充有水时，活塞由一端向另一端方向移动时，压力水箱的有效容积缩小，水压力升高，水分子透过反渗透分离膜和内壁上微孔排出压力水箱。

所述压力水箱的材质为金属、塑料、木材、混凝土、玻璃、陶瓷及多元复合材料中的一种。

所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置进行快速浓缩的方法，包括以下步骤： 在原水箱内加适量水样，通过动力源把原水注满压力水箱；通过动力源对压力水箱内的水施加压力，压力水箱内的空气通过上部的排气阀排出，压力水箱内的水分子透过反渗透分离膜以及压力水箱的内壁上的微孔流出压力水箱；但水中溶质粒子不能透过反渗透分离膜，而留在压力水箱内；随着水分子的不断流出，压力水箱内水的溶质粒子浓度即得到快速提高和浓缩。浓缩速度通过动力源出口的回流阀门和回流连接管路进行调节，浓缩倍数通过注入的原水体积和压力水箱的体积之比进行控制，水处理药剂根据试验方法、目的不同预先加在压力水箱内或加在原水箱内；试验温度通过原水箱内的加热器及其温控器进行控制；为了防止在反渗透分离膜表面发生浓差极化作用影响试验结果，在压力水箱内设有搅拌器，通过搅拌促使水样、水处理药剂在水箱内的均匀混合；取样阀用于取样检测浓缩后水样的物理、化学参数。

本发明相对现有技术具有如下优点和有益效果：

本发明具有结构简单，设计合理，操作安全可靠的优点。可以快速浓缩水中溶质，并且使工作效率得到显著提高。解决了现有技术中蒸发浓缩方式存在的效率低、过程难于控制、重复性差等问题。本发明分离装置采用膜材料，具有结构简单，设计合理，操作方便，使用安全的显著特点。利用膜材料的选择透过性把水分子分离处来，留下盐类，使水中盐类浓度被浓缩，可以快速、可靠地得到预定浓缩倍率的水从而缩短循环冷却水处理试验周期。实现在密闭容器—压力水箱内，屏蔽外界干扰因素的情况下，把水快速浓缩到预定倍数再考察阻垢处理效果的目的。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：压力水箱1，反渗透分离膜2，动力源3，加热器4，搅拌器5，原水箱6，温控器7，搅拌电机8，回流阀门9，排气阀10，取样阀11。

具体实施方式

实施例1：

本发明是一种用于把水中溶质快速浓缩的装置及方法 ，如图1所示，图1是本发明装置的结构示意图。该装置包括压力水箱1、反渗透分离膜2、动力源3、加热器4及温控器7、搅拌器5及其电机8和原水箱6。具体是由压力水箱1通过管路与动力源3相连接，动力源3的另一端通过管路与原水箱6相连接；动力源3的连接管路上设有调节压力和流量的回流阀门9，回流阀门9另一端的连接管路与原水箱6连接；原水箱6内设有加热器4，加热器4的另一端连接温控器7；压力水箱1内设有搅拌器5，搅拌器5的一端连接搅拌电机8；压力水箱1上部设有排气阀10和取样阀11；压力水箱1的内壁设有反渗透分离膜1，压力水箱1的内壁上还设有能够透水的微孔。压力水箱1为带有端盖的密闭结构。

所述压力水箱1的内壁采用涂覆、贴覆、粘贴、夹持、镶嵌等方式之一或其组合设置有反渗透分离膜2，在反渗透分离膜2和压力水箱1之间的压力水箱侧壁上设有能够透水的微孔或引流沟槽，用于排除压力水箱内排出来的水。动力源3的入口端通过管路连接原水箱6，动力源3的出口端通过管路连接压力水箱1；动力源3的出口端管路上连接有调节压力和流量的回流阀门9和连接管路，连接管路的一端回流到原水箱6内。原水箱6内设有加热器4，加热器4的另一端连接设在原水箱6外部的温控器7上。加热器4的工作状态通过设在原水箱6内的温控器7来进行控制。

反渗透分离膜2能够使水分子透过，而水中溶质不能透过。反渗透分离膜2作为移除水分子，截留溶质粒子，从而使水中溶质浓度逐渐增加的材料。所述反渗透分离膜2还可以用其他有机膜层来替代。

所述的动力源3可以是水泵也可以用活塞来替代。若为水泵，则其把外部原水箱6内的水加压后通过压力水箱1壁上的接口送入压力水箱1内，水分子在压力下透过反渗透分离膜2和压力水箱1的侧壁上的微孔流出压力水箱1，压力水箱1内的溶质被浓缩；若所述的动力源3用活塞来替代，则其置于压力水箱1内壁没有设置反渗透分离膜的部位，压力水箱1内充有水时，活塞由一端向另一端方向移动时，压力水箱1的有效容积缩小，水压力升高，水分子透过反渗透分离膜和内壁上微孔排出压力水箱1。

压力水箱1内还设有搅拌器5，搅拌器5的一端连接搅拌电机8，搅拌电机8连接在压力水箱1外部，通过搅拌电机8给搅拌器5提供动力，起搅拌均匀水质的作用。在压力水箱1上还设有排气阀10和取样阀11。

本发明使用时，在原水箱6内加适量水样，通过加压泵把原水注满压力水箱1，压力水箱1内的空气通过上部的排气阀10排出，压力水箱水满后水箱内的压力上升，水分子在压力作用下通过反渗透分离膜2，通过压力水箱壁上设置的多个微孔或引流沟槽流出压力水箱1，水中的盐类等溶质不能通过反渗透分离膜而留在压力水箱内，因此压力水箱内的水中溶质被浓缩。浓缩速度可通过动力源3出口的回流阀门9和回流连接管路进行适当调节，浓缩倍数可以通过注入的原水体积和压力水箱的体积之比进行控制，水处理药剂根据试验方法、目的不同可以预先加在压力水箱1内，也可以加在原水箱6内。试验温度通过原水箱6内的加热器4及其温控器7进行控制。为了防止在反渗透分离膜表面发生浓差极化作用影响试验结果，在压力水箱1内设有搅拌器5，通过搅拌促使水样、水处理药剂在水箱内的均匀混合，搅拌器通过外置于压力水箱1的搅拌电机8带动。取样阀11用于取样检测浓缩后水样的物理、化学参数。

本发明装置中能够容纳液体的压力水箱1可以用金属、塑料、木材、混凝土、玻璃、陶瓷、多元复合材料等任何有一定机械强度的材料制作，可以承受一定压力。

利用用于把水中溶质快速浓缩的装置进行快速浓缩的方法：压力水箱可以承受一定压力，通过泵、活塞等动力源对压力水箱内的水施加压力，使压力水箱内的水分子透过反渗透分离膜以及压力水箱的侧壁上的微孔流出压力水箱，但水中溶质粒子不能透过反渗透分离膜，留在压力水箱内，随着水分子的不断流出，压力水箱内水的溶质粒子浓度即得到提高或浓缩。

实施例2：

本发明在实施时，在压力水箱1的内壁上设有许多个能够透水的微孔，用于排除压力水箱内出来的水。

利用用于把水中溶质快速浓缩的装置进行快速浓缩的方法：压力水箱可以承受一定压力，通过动力源泵或活塞等对压力水箱内的水施加压力，使压力水箱内的水分子透过反渗透分离膜及压力水箱的内壁上能够透水的微孔流出压力水箱，但水中溶质粒子不能透过反渗透分离膜，留在压力水箱内，随着水分子的不断流出，压力水箱内水的溶质粒子浓度即得到提高或浓缩。

实施例3：

本发明在实施时，在压力水箱1的侧壁设反渗透分离膜，压力水箱1的侧壁上设有凹型的液体流道。

利用用于把水中溶质快速浓缩的装置进行快速浓缩的方法：压力水箱可以承受一定压力，通过泵、活塞以及压缩气体等动力源对压力水箱内的水施加压力，使压力水箱内的水分子透过反渗透分离膜层和压力水箱的侧壁上的凹型的液体流道流出压力水箱，但水中溶质粒子不能透过有机膜层，留在压力水箱内，随着水分子的不断流出，压力水箱内水的溶质粒子浓度即得到提高或浓缩。

实施例4：

本发明在实施时，所述的压力水箱1的内壁上设有能够透水的微孔，同时在压力水箱1的内壁上还设置有管道或凹型的液体流道，用于排除压力水箱内出来的水。

Claims (10)

1.用于把水中溶质快速浓缩的装置，包括压力水箱（1）；其特征在于压力水箱（1）通过管路与动力源（3）相连接，动力源（3）的另一端通过管路与原水箱（6）相连接；动力源（3）的连接管路上设有调节压力和流量的回流阀门（9），回流阀门（9）另一端的连接管路与原水箱（6）连接；原水箱（6）内设有加热器（4），加热器（4）的另一端连接温控器（7）；压力水箱（1）内设有搅拌器（5），搅拌器（5）的一端连接搅拌电机（8）；压力水箱（1）上部设有排气阀（10）和取样阀（11）；压力水箱（1）的内壁设有反渗透分离膜（2），压力水箱（1）的内壁上还设有能够透水的微孔。

2.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述反渗透分离膜（2）是通过涂覆、贴覆、粘贴、夹持、镶嵌方式之一或其组合的安装方式固定在压力水箱（1）的内壁上。

3.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述的反渗透分离膜（2）也可用其他有机膜替代。

4.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述微孔可以用引流沟槽或凹型的液体流道来替代。

5.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述动力源（3）的入口端通过管路连接原水箱（6），动力源（3）的出口端通过管路连接压力水箱（1）；动力源（3）的出口端管路上连接有调节压力和流量的回流阀门（9）和连接管路，连接管路的一端回流到原水箱（6）内。

6.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述动力源（3）包括水泵或活塞。

7.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述压力水箱（1）为密闭结构，在压力水箱（1）上部设有密闭端盖。

8.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述动力源（3）若为水泵时，则其把外部原水箱（6）内的水加压后通过压力水箱（1）侧壁上的接口送入压力水箱（1）内，水分子在压力下透过反渗透分离膜（2）和压力水箱（1）的侧壁上的微孔流出压力水箱（1），压力水箱（1）内的溶质被浓缩；若所述的动力源（3）用活塞来替代，则其置于压力水箱（1）内壁没有设置反渗透分离膜的部位，压力水箱（1）内充有水时，活塞由一端向另一端方向移动时，压力水箱（1）的有效容积缩小，水压力升高，水分子透过反渗透分离膜和内壁上微孔排出压力水箱（1）。

9.根据权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置，其特征在于：所述压力水箱（1）的材质为金属、塑料、木材、混凝土、玻璃、陶瓷及多元复合材料中的一种。

10.利用权利要求1所述的用于把水中溶质快速浓缩的装置进行快速浓缩的方法，其特征在于： 包括以下步骤：

在原水箱内加适量水样，通过动力源把原水注满压力水箱；通过动力源对压力水箱内的水施加压力，压力水箱内的空气通过上部的排气阀排出，压力水箱内的水分子透过反渗透分离膜以及压力水箱的内壁上的微孔流出压力水箱；但水中溶质粒子不能透过反渗透分离膜，而留在压力水箱内；随着水分子的不断流出，压力水箱内水的溶质粒子浓度即得到快速提高和浓缩；

浓缩速度通过动力源出口的回流阀门和回流连接管路进行调节，浓缩倍数通过注入的原水体积和压力水箱的体积之比进行控制，水处理药剂根据试验方法、目的不同预先加在压力水箱内或加在原水箱内；试验温度通过原水箱内的加热器及其温控器进行控制；为了防止在反渗透分离膜表面发生浓差极化作用影响试验结果，在压力水箱内设有搅拌器，通过搅拌促使水样、水处理药剂在水箱内的均匀混合；取样阀用于取样检测浓缩后水样的物理、化学参数。