CN102079559A - 无浓缩室的电去离子方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无浓缩室的电去离子方法与系统。由上树脂截留板、下树脂截留板、阳极室和阴极室围成树脂室，阳极室放置阳离子交换膜和网状阳极，阴极室放置另一阳离子交换膜和网状阴极，阳极和阴极分别接直流电源，上树脂截留板接进水口，下树脂截留板接出水口。利用电流密度为250～500A/m²的强直流电对失效的离子交换树脂进行电再生；在电再生的同时，借助离子交换树脂间隙中连续流动的水流，使得被再生下来的离子排出系统。本发明无浓缩室；任何大小的装置均只需要一对阳离子交换膜；再生速度快，且不受离子交换膜间距的影响。适用于纳滤与反渗透出水的进一步净化、含Cr(VI)电镀漂洗废水的净化以及其他水质类似的水与废水的净化。

Description

无浓缩室的电去离子方法与系统

技术领域

本发明涉及电去离子方法与系统，尤其是涉及一种无浓缩室的电去离子方法与系统。

技术背景

电力、电子、化工、医药等行业所需净水的制备及电镀、制革、采矿、化工颜料、印刷电路板等行业生产过程中产生的含重金属离子的废水的处理，均要涉及离子的去除。目前，国内外去除水或废水中离子性杂质的主要方法有离子交换法、反渗透法、电渗析法、纳滤法与电去离子法等。这些方法各具特点。其中电去离子法具有不需要消耗化学再生剂、分离效率高、环境友好等突出优点，因此在净水制备与重金属废水的处理中具有良好的工业化应用前景。但是，常规的电去离子实际上是一种淡室中充填了离子交换剂的电渗析，需要同时使用许多阳离子交换膜与阴离子交换膜。因此，其系统结构复杂，制作成本高，安装与维修极为不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无浓缩室的电去离子方法与系统，用于分离水或废水中的离子，特别是Na⁺、K⁺、Cl^-、HCr0₄ ^-等高溶解性的一价离子。

本发明采用的技术方案是：

一、一种无浓缩室的电去离子方法：

用两张阳离子交换膜将离子交换树脂与阴、阳电极隔离；采取吸附与电再生交替操作；利用电流密度为250～500A/m²的强直流电促进水电离，产生大量OH^-与H⁺离子；再利用所产生的OH^-或H⁺离子对失效的离子交换树脂进行再生，使其转化为OH型或H型；在电再生的同时，借助离子交换树脂间隙中连续流动的水流，使得被再生下来的离子排出系统。

二、一种无浓缩室的电去离子系统：

在上端为上树脂截留板、下端为下树脂截留板、一侧为阳极室和另一侧为阴极室围成的树脂室内装满离子交换树脂，阳极室从内至外依次放置阳离子交换膜和网状阳极，阴极室从内至外依次放置另一阳离子交换膜和网状阴极，网状阳极和网状阴极分别接直流电源，在阳极室与阴极室上端两侧分别开有电解液出口，在阳极室与阴极室下端两侧分别开有电解液进口，阳极室一侧的电解液出口经电解液储槽和电解液循环泵与同侧的电解液进口连接，阴极一侧的电解液出口经另一电解液储槽和另一电解液循环泵与同侧的电解液进口连接，上树脂截留板接进水口，下树脂截留板接出水口。

所述的离子交换树脂为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或均匀混合的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

所述的两块截留板均为布有0.2～0.3mm孔的截留板；或靠近离子交换树脂一侧装有孔径为0.15～0.2mm过滤网的截留板，截留板的孔径为2～3mm。

本发明具有的有益效果是：

1)无浓缩室；

2)任何大小的装置均只需要一对阳离子交换膜；

3)再生下来的离子借助离子交换树脂间隙中连续流动的水流直接从树脂室排出系统；

4)再生速度快，且在电流密度、温度等条件保持不变的情况下不受离子交换膜间距的影响。

本发明适用于纳滤与反渗透出水的进一步净化、含Cr(VI)电镀漂洗废水的净化以及其他水质类似的水与废水的净化。

附图说明

图1是本发明流程原理图

图2是本发明无浓缩室电去离子器A-A剖面图

图中：1.直流电源，2.无浓缩室电去离子器，3.进水口(兼再生液排出口)，4.上树脂截留板，5.电解液出口，5’.电解液出口，6.阳极室，7.阴极室，8.阳离子交换膜，8’.阳离子交换膜，9.网状阳极，10.离子交换树脂，11.网状阴极，12.电解液储槽，12’.电解液储槽，13.电解液循环泵，13’.电解液循环泵，14.电解液进口，14’.电解液进口15.下树脂截留板，16.出水口(兼再生用纯水进水口)。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明在上端为上树脂截留板4、下端为下树脂截留板15、一侧为阳极室6和另一侧为阴极室7围成的树脂室内装满离子交换树脂10，阳极室6从内至外依次放置阳离子交换膜和网状阳极9，阴极室7从内至外依次放置另一阳离子交换膜和网状阴极11，网状阳极9和网状阴极11分别接直流电源1，在阳极室6与阴极室7上端两侧分别开有电解液出口5与5’，在阳极室6与阴极室7下端两侧分别开有电解液进口14与14’，一侧的电解液出口5经电解液储槽12和电解液循环泵13与同侧的电解液进口14连接，另一侧的电解液出口5’经另一电解液储槽12’和另一电解液循环泵13’与同侧的电解液进口14’连接，上树脂截留板4接进水口3，下树脂截留板15接出水口16。

所述的离子交换树脂10为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或均匀混合的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。当去除阳离子时，采用阳离子交换树脂；当去除阴离子时，采用阴离子交换树脂；当同时去除阴、阳离子时，采用比例为1∶2均匀混合的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

所述的两块截留板均为布有0.2～0.3mm孔的截留板，孔间距5-10mm，均匀分布；或靠近离子交换树脂10一侧装有孔径为0.15～0.2mm过滤网的截留板，截留板的孔径为2～3mm，孔间距为10～15mm，均匀分布。

所述的电解液为质量百分比0.1-2％的硫酸水溶液。

本发明采取吸附与电再生交替操作。参照图1，吸附时，关闭直流电源1、电解液循环泵13与13’。经预处理除去悬浮物的水或废水自上而下地依次经过下树脂截留板5、离子交换树脂10与上树脂截留板4。离子交换树脂利用其交换作用，去除水或废水中的离子性杂质，从而使水或废水得到净化。电再生时，开启直流电源1与两个电解液循环泵13和13’。利用电流密度达250～500A/m²的强直流电促进水电离，产生大量OH^-与H⁺离子；再利用所产生的OH^-或H⁺离子对失效的离子交换树脂进行再生，使其转化为OH型或H型。与此同时，连续向离子交换树脂10通纯水，其流向与处理时的水流方向相反。这样，犹如逆流化学再生，吸附于离子交换树脂中的离子将不断从离子交换树脂内部转向水流，使离子交换树脂顺着再生水流的方向逐渐获得再生；另一方面，再生水流接纳再生出来的离子后，浓度将不断升高，最终排出树脂室。

实施例：

浓度为50mg/L的含Cr(VI)废水采用图1所示的系统进行处理。采用Nafion阳离子交换膜，每张膜的有效面积为40cm²；两膜之间的间距为10mm；树脂室内充填大孔型弱碱性的阴离子交换树脂，阴离子交换树脂层高度为20cm。所使用的电解液为质量百分比0.5％的硫酸水溶液。吸附后失效的离子交换树脂在电流密度为375A/m²，电压为84～108V，水流停留时间为2.4min的条件下再生2h，阴离子交换树脂的吸附容量恢复至新树脂的44％，获得的再生浓缩液含Cr(VI)550-800mg/L，浓缩倍数为11-16。用电再生后的阴离子交换树脂处理上述含Cr(VI)废水，出水Cr(VI)含量可降至0.02-0.46mg/L。

Claims (4)

1.一种无浓缩室的电去离子方法，其特征在于：用两张阳离子交换膜将离子交换树脂与阴、阳电极隔离；采取吸附与电再生交替操作；利用电流密度为250～500A/m²的强直流电促进水电离，产生大量OH^-与H⁺离子；再利用所产生的OH^-或H⁺离子对失效的离子交换树脂进行再生，使其转化为OH型或H型；在电再生的同时，借助离子交换树脂间隙中连续流动的水流，使得被再生下来的离子排出系统。

2.根据权利要求1所述方法的一种无浓缩室的电去离子系统，其特征在于：在上端为上树脂截留板(4)、下端为下树脂截留板(15)、一侧为阳极室(6)和另一侧为阴极室(7)围成的树脂室内装满离子交换树脂(10)，阳极室(6)从内至外依次放置阳离子交换膜(8)和网状阳极(9)，阴极室(7)从内至外依次放置另一阳离子交换膜(8’)和网状阴极(11)，网状阳极(9)和网状阴极(11)分别接直流电源(1)，在阳极室(6)与阴极室(7)上端两侧分别开有电解液出口(5、5’)，在阳极室(6)与阴极室(7)下端两侧分别开有电解液进口(14、14’)，阳极室一侧的电解液出口(5)经电解液储槽(12)和电解液循环泵(13)与同侧的电解液进口(14)连接，阴极一侧的电解液出口(5’)经另一电解液储槽(12’)和另一电解液循环泵(13’)与同侧的电解液进口(14’)连接，上树脂截留板(4)接进水口(3)，下树脂截留板(15)接出水口(16)。

3.根据权利要求2所述的一种无浓缩室的电去离子系统，其特征在于：所述的离子交换树脂(10)为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或均匀混合的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。

4.根据权利要求2所述的一种无浓缩室的电去离子系统，其特征在于：所述的两块截留板均为布有0.2～0.3mm孔的截留板；或靠近离子交换树脂(10)一侧装有孔径为0.15～0.2mm过滤网的截留板，截留板的孔径为2～3mm。

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