CN201389428Y - 可抑制结垢的有机液体脱盐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及可以抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置。将电渗析器内的浓缩室和阳极室联通，电渗析器外接软化水箱，利用软化水和在阳极室内的循环产生酸性水的作为电渗析器的浓缩室的进水，降低了电渗析器阴膜结垢的可能性，也不会因为倒极而损失原液，提高了脱盐效率；将通过电渗析脱盐装置浓缩室的软化水再经过阳离子交换床处理，然后再循环至电脱盐装置浓缩室，以保持进入浓缩室的软化水具有相对恒定的电导率，以保证脱盐效率。

Description

可抑制结垢的有机液体脱盐装置

技术领域

本实用新型涉及可以抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置。

背景技术

液体脱盐技术已经广泛地工业化，其中包括离子交换技术，反渗透技术以及电脱盐(电去离子)技术。电渗析(ED)技术是一种发展较早，较成熟的电脱盐技术，二十世纪初在国外首先实现工业化。在此基础上，将电渗析与离子交换技术进行有机结合，发展了新型的电脱盐技术(EDI)。

目前，各种电脱盐技术已经广泛应用于苦咸水脱盐、海水淡化、工业水处理制取初级纯水、也有用在有机物料脱盐如：木糖醇脱盐、乳清脱盐、生化产品脱盐、染料脱盐等等。

电脱盐技术是在直流电场作用下，溶液中带电荷离子透过分离膜，溶剂和不能电离的粒子留在膜的一侧，达到脱盐的目的。在电脱盐技术中，装置的结垢特别引人关注，尤其是在浓缩室的阴膜侧，容易形成易结垢离子(如Ca2+，Mg2+等)的浓差极化，从而在阴膜表面形成结垢，影响脱盐效率和缩短电脱盐装置的使用寿命。

在现有技术中，比较常规的操作是倒极，即在电脱盐装置运行过程中，周期性地倒换装置的电极极性，将原来的阳极变阴极，原来的阴极变阳极，相应的原来电脱盐装置的浓缩室与淡化室也对换，从而达到消除膜面浓差极化，抑制结垢的目的。但是倒极操作(甚至有频繁倒极操作)，对于苦咸脱盐制取饮用水或自来水脱盐制取纯水是无所谓，在倒极过程中只损失一些原水，但是对有机物料脱盐要损失原料液，这不允许，只能采取不倒极操作，间歇式操作，一个批次脱盐后就停机，对系统进行酸洗，势必会带来操作复杂，脱盐性能不稳定，离子交换膜使用寿命短等负面影响。

另一种常规的操作是调节循环使用的浓缩液的离子浓度(电导率)，使其保持一定的浓度水平，以降低浓差极化，发生结垢的可能性。

例如，欧洲专利申请97118847.9公开了向浓缩室进液中注入酸，以中和浓缩室阴膜侧的碱性环境，以降低阴膜侧结垢的可能性。但这种方法需要加入并消耗大量的酸及其附属装备，提供脱盐过程的成本。

CN99812219.X提供一种在电去离子系统中抑制水垢形成的方法及设备，更特别地，通过抑制给水中所含的水垢形成金属阳离子沉淀，来增加电去离子装置对给水硬度的耐受性，以提高电去离子系统的效率。该方法还包括将浓缩液事先经过软化处理以除去其中的水垢形成金属阳离子的过程。但是这种方法对于水中的酸碱度的控制不够好。

发明内容

本实用新型主要是提供一种能有效降低浓缩室阴膜膜面形成水垢的可能性，不损失原料液，降低膜面电阻，离子迁移顺畅脱盐性能好，水质的酸碱度适中的抑制结垢的有机液体脱盐装置；解决现有技术所存在的有机液体脱盐需要频繁更换电极，损失原料液，脱盐效果不好，脱盐装置庞大，操作复杂的技术问题。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种可抑制结垢的有机液体脱盐装置，包括电渗析器、有机液体储槽和脱盐物料储槽，其特征在于：所述的电渗析器包括交替布置于正负电极之间的阴阳离子交换膜，在正极一侧为阳极室，在负极一侧为阴极室，在阳极室和阴极室之间交错形成脱盐室和浓缩室，所述电渗析器的浓缩室和阳极室均连接有软化水箱，阳极室的另一端与浓缩室的软化水进口一端连通，脱盐室的产水输入至脱盐物料储槽。

电渗析脱盐装置性能下降的主要原因是浓缩室阴膜膜面有钙、镁离子的氢氧化物的沉积，增加膜面电阻，阻碍了离子的迁移，使脱盐性能下降，沉积到一定程度完全失去脱盐性能，就要更换膜了。将电渗析器的浓缩室和阳极室与软化水箱相连，利用无钙、镁离子的软化水作为浓缩液进入电脱盐装置浓缩室，就不会有钙、镁离子的氢氧化物沉积在阴膜膜面。从而对含盐有机液体进行脱盐处理，既达到脱盐目的，又使物料不受损失，还有稳定的脱盐性能。

这种结构使电渗析器用于有机物料脱盐，在运行过程中即使不倒换电极，因其浓缩室阴膜膜面上没有钙、镁的氢氧化物的沉积物，其脱盐性能下降也不显著，而且电渗析器中的离子交换膜使用寿命延长四倍以上。

自来水中除了含有钙、镁等硬度阳离子外，还存在着碳酸根、碳酸氢根等弱碱性阴离子，当钙、镁等硬度阳离子被去除后的软化水，其中的碳酸根、碳酸氢根等阴离子的浓度因此而相对升高，使软化水呈弱碱性，这样会使电脱盐装置浓缩室的pH值升高。在电渗析脱盐装置的阳极室，不可避免地发生阳极反应，形成酸性水，将阳极室的出水口与浓缩室的进水口相连，利用阳极室内循环的酸性水降低浓缩室内的PH值。本实用新型充分利用了电脱盐装置的这一特性，在不增加电能消耗的情况下，将阳极室固有产生的酸性，循环至浓缩室，以降低浓缩室的pH值，从而降低浓缩室的阴膜表面的结垢现象。

作为优选，所述的阳极室的出口处连接一个管道，管道的另一端连接在浓缩室的进口处

。管道连接结构简单，利用电渗析器内的水压将阳极室内的循环水通过管道输入浓缩室内作为浓缩室的进水的一部分。

作为优选，所述的软化水箱连接有阳离子交换软化床。在阳极室和阴极室以及浓缩室均接入软化水，降低Ca2+，Mg2+离子的浓度，从而降低结垢的可能性。软化水箱与阳离子交换软化床相接，利用阳离子交换床处理自来水方便，硬度离子交换效果好。

作为优选，在阳离子交换床的前端通过自动多路阀连接有盐水槽。当阳离子交换床里的离子交换树脂饱和后通过自动多路阀，自动用盐水进行再生。

作为优选，所述的浓缩室的出水口与所述的阳离子交换软化床相接。软化水循环使用，降低成本，同时保持进入浓缩室的软化水具有相对恒定的电导率，以保证脱盐效率。

作为优选，所述的有机液体为电导率至少为300000μS/cm的聚乙二醇溶液。

因此，本实用新型的可抑制结垢的有机液体脱盐装置具有下述优点：将电渗析器内的浓缩室和阳极室联通，电渗析器外接软化水箱，利用软化水和在阳极室内的循环产生酸性水的作为电渗析器的浓缩室的进水，降低了电渗析器阴膜结垢的可能性，也不会因为倒极而损失原液，提高了脱盐效率；将通过电渗析脱盐装置浓缩室的软化水再经过阳离子交换床处理，然后再循环至电脱盐装置浓缩室，以保持进入浓缩室的软化水具有相对恒定的电导率，以保证脱盐效率。

附图说明：

图1是本实用新型的电渗析器的原理图。

图2是本实用新型的有机液体脱盐系统示意图。

其中，图1内C代表只允许阳离子透过膜，简称阳膜；图1内A代表只允许阴离子透过膜，简称阴膜。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1和2所示，一种可抑制结垢的有机液体脱盐系统，包括电渗析器7、有机液体储槽4和脱盐物料储槽，其中电渗析器7包括交替布置于电源10的正负电极之间的阴阳离子交换膜C和A，在正极13一侧为阳极室14，在负极15一侧为阴极室16，在阳极室14和阴极室16之间交错形成脱盐室17和浓缩室18，浓缩室18的进水一端与阳极室14的循环水出水一端连通，阳极室的出口处连接一个管道，管道的另一端连接在浓缩室的进口处。管道连接结构简单，利用电渗析器内的水压将阳极室内的循环水通过管道输入浓缩室内作为浓缩室的进水的一部分。自来水首先经过阳离子交换床1，使自来水中的钙、镁离子与离子交换树脂上的钠离子进行交换，使自来水转化成软化水，进入软化水储槽2，再用水泵3将软化水从软化水储槽2抽取送入操作屏6进入电渗析器的浓缩室18、阴极室16和阳极室14，从电渗析器的浓缩室18出来的浓水经过阳离子交换床1处理回进软化水储槽2循环使用。在操作屏6上安装有流量计8和压力表9，在阳离子交换床1的另一端通过自动多路阀12连接有盐水槽11，当阳离子交换床1的离子交换树脂饱和后通过自动多路阀12，自动用盐水进行再生。电导率为4000μS/cm的聚乙二醇料液进入有机液体储槽4经过料液泵5将有机液体进操作屏6最后进入电渗析器7的脱盐室17，进行脱盐，脱盐后的有机物料液送入脱盐物料储槽进入下道工序。

将储存在原液储槽内的电导率为4000μS/cm聚乙二醇溶液经过物料泵将有机液体送进操作屏后进入电渗析器的脱盐室，电渗析器内浓缩室内的进水软化水和经过阳极室循环后的酸性水，其中软化水为自来水经过阳离子交换床处理后的不含Ca2+，Mg2+的软化水，阳极室内的进水也为软化水，在阳极室内发生阳极反应，在不增加电能消耗的情况下，将阳极室固有产生的酸性水循环至浓缩室，降低浓缩室的PH值，降低阴膜表面的结垢现象。在电渗析器的阴极室、阳极室和浓缩室内均通入软化水，在电渗析器的脱盐室通入聚乙二醇溶液。阳极室的循环水和软化水作为浓缩室的进水。

进入电渗析器浓缩室内的水为软化水和由阳极室内循环出的酸性水的混合，软化水中没有硬度离子，降低了膜面的结垢可能性，同时由阳极室内的酸性水降低软化水中因为碳酸根、碳酸氢根等阴离子的存在而升高的PH值。使得进入浓缩室内的水既没有硬度离子而且酸碱性适中，降低了膜面结垢的可能性，也不损失有机液体，同时延长了电渗析器的使用寿命。

将直接采用自来水作为浓缩室的用水与采用软化水作为浓缩室的用水进行试验，得到如表1和图3所示的效果对比，运行一个月，本实用新型的脱盐液和浓缩室电导均能保持稳定，使电脱盐装置在运行过程中能保持理想的脱盐效果，并没有产生明显结垢，从而保证脱盐性能就稳定，膜的使用寿命就能延长。与之形成鲜明对比的是采用加少量无水氯化钙的城市自来水作为浓缩室用水的电脱盐装置，运行一个月后，电脱盐的效果下降很快。

表1  脱盐效果对比

Claims (6)

1.一种可抑制结垢的有机液体脱盐装置，包括电渗析器、有机液体储槽和脱盐物料储槽，其特征在于：所述的电渗析器包括交替布置于正负电极之间的阴阳离子交换膜，在正极一侧为阳极室，在负极一侧为阴极室，在阳极室和阴极室之间交错形成脱盐室和浓缩室，所述电渗析器的浓缩室和阳极室均连接有软化水箱，阳极室的另一端与浓缩室的软化水进口一端连通，脱盐室的产水输入至脱盐物料储槽。

2.根据权利要求1所述的可抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置，其特征在于：所述的阳极室的出口处连接一个管道，管道的另一端连接在浓缩室的进口处。

3.根据权利要求1或2所述的可抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置，其特征在于：所述的软化水箱连接有阳离子交换软化床。

4.根据权利要求3所述的可抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置，其特征在于：在阳离子交换床的前端通过自动多路阀连接有盐水槽。

5.根据权利要求3所述的可抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置，其特征在于：所述的浓缩室的出水口与所述的阳离子交换软化床相接。

6.根据权利要求1或2所述的可抑制结垢的有机液体电渗析脱盐装置，其特征在于：所述的有机液体为电导率至少为3000μS/cm的聚乙二醇溶液。

Images