一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体为一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置。

背景技术

含盐废水是工业生产中常见的排放物，广泛存在于化工、冶金、能源、环保等各领域中，在金属材料处理特别是如近年广泛发展的动力电池金属回收行业中，由于在生产中常常使用酸溶碱沉工艺而生成各种无机或有机酸盐，包括硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐、柠檬酸盐等等，通过使用双极膜电渗析技术，能够实现将盐水处理得到相应的酸和碱，可以作为生产原料回到生产系统使用，在实际使用中，现有双极膜电渗析设备存在的一个问题是产品酸、碱质量不高，产品酸中含有较高的盐当中的阳离子，产品碱中含有盐当中的阴离子，使其无法正常使用，或者需要复杂的后期纯化工序。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置，具备将阴、阳离子分别阻隔进入酸、碱室的优点，解决了产品中酸、碱质量不高的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置，包括壳体和密封盖，所述壳体内设置有双极膜电渗析装置,所述双极膜电渗析装置包括阴电极和阳电极，以及两组双极膜片，所述双极膜片对称设置在壳体内，所述双极膜片两端与壳体密封，还包括双层阳离子膜和双层阴离子膜，所述双层阳离子膜内填充有阴离子树脂，所述双层阴离子膜内填充有阳离子树脂，所述双层阳离子膜和双层阴离子膜设有提高离子迁移效率的辅助组件；

所述辅助组件通过增加液体的的流动阻力，达到提高离子迁移效率的效果。

优选的，所述壳体内形成有五室结构，所述五室结构包括盐室、阴离子树脂室、阳离子树脂室、酸室和碱室。

优选的，所述辅助组件包括设置在盐室内的三组填料板，所述填料板两端均一体成型有凸出部，相邻所述填料板之间均设有两组第一铰接机构。

优选的，所述第一铰接机构包括相互铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆分别转动连接在相邻填料板上端，相对两组所述第一铰接机构铰接端均设有第二铰接机构。

优选的，所述第二铰接机构包括相互铰接的第三连杆和第四连杆，所述第三连杆和第四连杆分别转动连接在两组第一铰接机构铰接端。

优选的，两组所述第二铰接机构铰接端均转动连接有辅助块，两组所述辅助块之间设有调节机构，所述调节机构包括套筒，所述套筒内设有空腔，所述空腔中间位置转动连接有调节杆，所述调节杆外壁上键连接有主锥形齿轮，所述主锥形齿轮两侧啮合连接有副锥形齿轮，所述副锥形齿轮内均键连接有螺纹杆，所述螺纹杆外壁上均螺纹连接有螺套，所述螺套分别穿出于套筒与辅助块固定连接。

优选的，所述空腔内壁顶端两侧设有滑槽，所述螺套外壁上固定连接有限位块，所述限位块相对应的滑动连接在滑槽内。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置，具备以下有益效果：

1、本发明通过设置双层阳离子膜和双层阴离子膜，使得少量穿过盐室阴膜的阳离子在阳离子树脂室中与酸性阳离子树脂进行离子交换而被树脂吸附，即使有微量的阳离子穿过阳离子树脂，在阳离子树脂的外侧，还有一层阴膜可以阻隔，同理，盐中的阴离子会被阳膜组合结构阻隔，使其无法进入碱室，如此保证了产品酸碱纯度质量达标。

2、本发明通过设置填料板，增加了盐室中液体的的流动阻力，降低液体的流速但不改变液体的流向，加大离子的迁移、透过的效率和速率，以提高制酸制碱效率的效率，同时对填料板做进一步改进，使之于现有技术相比，进一步增加盐室中液体的的流动阻力。

3、本发明通过设置辅助组件，使得工作人员通过转动调节杆，使得辅助块在锥形齿轮的带动下做相向或者背向运动，接着通过第一铰接机构和第二铰接机构的配合，使得相邻两组填料板之间的间距减小或扩大，如此便于工作人员调节盐室的流动阻力。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置简化示意图；

图2为本发明提出的一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置中剖视示意图；

图4为本发明提出的一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置中套筒剖视示意图；

图5为本发明提出的一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置中a处放大示意图。

图中：1、壳体；2、密封盖；3、双极膜电渗析装置；4、阴电极；5、阳电极；6、双极膜片；7、双层阳离子膜；8、双层阴离子膜；9、阴离子树脂；10、阳离子树脂；11、盐室；12、阴离子树脂室；13、阳离子树脂室；14、酸室；15、碱室；16、填料板；17、凸出部；18、第一连杆；19、第二连杆；20、第三连杆；21、第四连杆；22、辅助块；23、套筒；24、空腔；25、调节杆；26、主锥形齿轮；27、副锥形齿轮；28、螺纹杆；29、螺套；30、滑槽；31、限位块；100、辅助组件；101、五室结构；102、第一铰接机构；103、第二铰接机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1-5,一种用于盐水制酸碱的新结构双极膜电渗析装置，包括壳体1和密封盖2，壳体1内设置有双极膜电渗析装置3,双极膜电渗析装置3包括阴电极4和阳电极5，以及两组双极膜片6，双极膜片6对称设置在壳体1内，双极膜片6两端与壳体1密封，还包括双层阳离子膜7和双层阴离子膜8，双层阳离子膜7内填充有阴离子树脂9，双层阴离子膜8内填充有阳离子树脂10，双层阳离子膜7和双层阴离子膜8设有提高离子迁移效率的辅助组件100；

辅助组件100通过增加液体的的流动阻力，达到提高离子迁移效率的效果；

壳体1内形成有五室结构101，五室结构101包括盐室11、阴离子树脂室12、阳离子树脂室13、酸室14和碱室15；

本发明在使用的时候，首先含盐水通过管道进入壳体1的盐室11内，在直流电场作用下，盐分子的酸根阴和阳离子发生解离，酸根离子通过阴膜迁移至阳离子树脂室13，再穿过阳离子树脂室13进入酸室14，与双极膜片6阳膜面产生的氢离子结合成酸；

同样在直流电场作用下，阳离子通过阳膜迁移至阴离子树脂室12，再穿过阴离子树脂室12进入碱室15，与双极膜片6的阴膜面产出的氢氧根离子结合成碱；

此时，盐室11的酸根离子不断进入酸室14，从而酸液浓度不断提高；阳离子不断的进入碱室15接受双极膜片6分解的氢氧根离子，碱溶液浓度不断提高，最终盐水溶液通过双极膜电渗析实现了盐转化为酸和碱溶液。

电解离过程中，在阳电极5一侧，少量穿过盐室11阴膜的阳离子在阳离子树脂10中与酸性阳离子树脂进行离子交换而被树脂吸附，即使有微量的阳离子穿过阳离子树脂10，在阳离子树脂的外侧，还有一层阴膜可以阻隔，这样，可以保证酸室14中的产品酸中不含有盐中的阳离子；

同样，在阴电极4一侧，盐中的阴离子会被阳膜组合结构阻隔，使其无法进入碱室15，这样就保证了产品酸碱纯度质量达标。

如此盐室11出口的淡盐水回到反渗透提浓，回收的纯水可以用于阴、阳离子树脂室的进水，且根据出水状态，在必要时切换酸碱溶液，进行树脂再生；

该设备用于盐水电渗析制酸碱时，所得酸碱产品纯度高，此外该设备具有结构紧凑、效率高、运行可靠以及的优势，专业领域内人员可以根据具体生产要求，进行多种膜室组合方式，适合各行业副产盐水的处理回用。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此；

实施例：某工艺中产生的含硫酸钠盐水的主要成分如下表：

经过本发明所述新结构双极膜设备处理后，产出的氢氧化钠浓度≥82g/L ，碱液中 SO42-含量<300ppm，产出的硫酸浓度≥98g/L 左右，含 Na+含量＜100ppm。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图1-5,辅助组件100包括设置在盐室11内的三组填料板16，填料板16两端均一体成型有凸出部17，填料板16两端均贴合在阴离子树脂室12和阳离子树脂室13外壁上，相邻填料板16之间均设有两组第一铰接机构102；

根据伯努利原理，通过设置填料板16增加盐室11中液体的的流动阻力，降低液体的流速但不改变液体的流向，加大离子的迁移、透过的效率和速率，以提高制酸制碱效率的效率；

同时通过在填料板16两端进一步设置凸出部17，使得进入盐室11中的液体分流，提高液体阻力，

第一铰接机构102包括相互铰接的第一连杆18和第二连杆19，第一连杆18和第二连杆19分别转动连接在相邻填料板16上端，相对两组第一铰接机构102铰接端均设有第二铰接机构103；

第二铰接机构103包括相互铰接的第三连杆20和第四连杆21，第三连杆20和第四连杆21分别转动连接在两组第一铰接机构102铰接端；

通过设置第一铰接机构102和第二铰接机构103，便于对填料板16之间的间距进行调节，便于使用人员调节液体阻力；

两组第二铰接机构103铰接端均转动连接有辅助块22，两组辅助块22之间设有调节机构，调节机构包括套筒23，套筒23内设有空腔24，空腔24中间位置转动连接有调节杆25，调节杆25外壁上键连接有主锥形齿轮26，主锥形齿轮26两侧啮合连接有副锥形齿轮27，副锥形齿轮27内均键连接有螺纹杆28，螺纹杆28外壁上均螺纹连接有螺套29，螺套29分别穿出于套筒23与辅助块22固定连接；

空腔24内壁顶端两侧设有滑槽30，螺套29外壁上固定连接有限位块31，限位块31相对应的滑动连接在滑槽30内；

通过设置限位块31，便于对螺套29的旋转反向进行限位；

本发明通过设置填料板16增加盐室11中液体的的流动阻力，降低液体的流速但不改变液体的流向，加大离子的迁移、透过的效率和速率，以提高制酸制碱效率的效率，同时对填料板16做进一步改进，使之于现有技术相比，进一步增加盐室11中液体的的流动阻力；

当需要调节盐室11的流动阻力时，只需正向转动调节杆25，调节杆25转动时带动主锥形齿轮26进行转动，主锥形齿轮26啮合与两侧副锥形齿轮27，副锥形齿轮27转动的同时带动螺纹杆28进行转动，限位块31对螺套29的旋转方向进行限位，使得两组螺套29做背向运动；

螺套29运动时带动两组辅助块22做背向运动，使得第三连杆20和第四连杆21转动，使得第三连杆20和第四连杆21转动时，给予第一连杆18和第二连杆19向外的力，从而带动第一连杆18和第二连杆19进行转动，如此达到增大相邻两组填料板16之间的距离效果；

同理，只需要反转调节杆25，使得辅助块22在锥形齿轮的带动下做相向运动，接着通过第一铰接机构102和第二铰接机构103的配合，使得相邻两组填料板16之间的间距减小，如此便于工作人员调节盐室11的流动阻力。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。