JRHE12060-200型电渗析中试设备


电驱动膜浓缩装置说明书
 
电渗析工艺简介
电渗析(ED,Electrodialysis)是指在直流电场的作用下,溶液中带电离子定向迁移,选择性透过离子交换膜并得以去除的一种膜分离技术。电渗析以电位差为推动力,利用阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性,而使溶质与水分离的一种物理化学过程。可实现苦咸水或海水的淡化、盐浓缩,有机物溶液脱盐精制等。


电渗析膜组器由隔板、离子交换膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。离子交换膜对不同电荷的离子具有选择透过性。阳膜(CM)只允许通过阳离子,阻止阴离子通过;阴膜(AM)只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在阴极与阳极之间,放置着若干交替排列的阴膜与阳膜,中间以隔板隔开形成浓室和淡室,在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移,淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,从而使含盐水淡化。
2、构造及组装方式
      构造:电驱动膜浓缩装置由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。
(1)膜堆:是由相当数量的膜对组装而成的。
膜对:是由一张阳离子交换膜,一张隔板;一张阴离子交换膜,一张隔板丙组成。
膜:是电驱动膜浓缩装置的关键部件,采用本公司自主研发生产的均相阳离子交换膜(阳膜),均相阴离子交换膜(阴膜),电驱动膜浓缩装置中的膜在组装前需要裁剪,膜孔的位置与极室隔板的孔的位置相同。
隔板:本装置采用的是弹性隔板,分酸浓缩室隔板,淡化室室隔板,交替放在阴、阳膜之间,使膜与膜之间保持一定的间隔,沿着隔板平面通过水流,垂直隔板平面通过电流。极室隔板只放在极框与膜之间。隔板厚度0.85毫米。
(2)极区包括电极、极框。
电极:为连接电源所用,本设备电极阴阳极采用钛涂铱钽电极(黑色)。
极框:放置在电极和膜之间,以防膜贴到电极上去,起支撑作用。电极板已放置在极框里面。
(3)压紧装置:是用来压紧电渗析器,使膜堆、电极等部件形成一个整体,不致漏水。
 
 
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图中 :电驱动膜浓缩装置
         膜堆的链接说明:
如上述片所示:膜堆正负极各面底部对应浓缩装置的浓淡水进水口,上部对应的是浓缩装置浓淡水出水口,侧面是浓缩装置电极液的进出水口。按照管路标签将电驱动浓缩装置的进出水循环系统链接,并将直流稳压电源接入对应的正负极即可。注:电极液只是起到电作用,一直在液槽中循环使用,极液一般采用2-3%的硫酸钠溶液。
 4、规格性能
12060-200型电驱动膜浓缩装置主要供实验研究用,膜堆为整个电渗析设备的本体设备,膜堆是其核心。
膜堆中含有200对膜,包括,200张阴膜,200张阳膜,400张隔板,规格均为600*1200mm,单张膜有效面积为0.5㎡。
阳膜为苯乙烯系磺酸型均相阳离子交换膜(JCM-Ⅱ)(图5A下);阴膜为苯乙烯季铵型均相阴离子交换膜(JAM-Ⅱ) (图5A上);我公司自主研发生产。在外加直流电场力的作用下,阴膜只让阴离子通过而阻挡阳离子,阳膜只让阳离子通过而阻挡阴离子,它们具有耐强酸、强碱,柔韧度强,机械强度高,使用寿命长等特点。各膜性能指标如下:
    
 
类型 型号 外观 厚度 交换容量 含水量 面电阻 迁移数 爆破强度
mm mmol/g干膜 % Ω-cm2 % 105Pa
阳膜 JCM-Ⅱ-05 黑色或灰色 0.16-0.23 2.0-2.9 35-43 1-3 95-99 >2.5
JCM-Ⅱ-07 黑色或灰色 0.16-0.23 1.8-2.2 33-40 2-5 95-99 >2.5
JCM-Ⅱ-10 黑色或灰色 0.16-0.23 1.8-2.0 33-38 3-6 95-99 >2.5
JCM-Ⅱ-15 黑色或灰色 0.16-0.23 1.8-2.0 33-38 4-7 95-99 >2.5
阴膜 JAM-Ⅱ-05 淡黄色 0.16-0.23 1.8-2.2 24-30 4-8 90-95 >2.5
JAM-Ⅱ-07 淡黄色 0.16-0.23 1.8-2.0 24-28 5-9 90-95 >2.5
JAM-Ⅱ-10 淡黄色 0.16-0.23 1.6-1.8 22-24 6-10 90-95 >2.5
JAM-Ⅱ-15 淡黄色 0.16-0.23 1.6-1.8 22-24 6-10 90-95 >2.5
 
 
 
 
 
 
 
5、使用方法
         实验准备:按照实验需求组装膜堆,正确连接管路。检查电源开关,磁力泵开关,各管路阀门,取样阀门是否处于关闭状态
         清洗管道:各个罐中加入去离子水,打开相应的磁力泵开关,磁力泵运转,调节流量阀门,水在管路中流动,清洗3~5分钟,并检查膜堆是否漏水。关闭磁力泵开关,排出管路和罐中的水。
         实验:向极液水罐中加入H2SO4溶液(0.5M左右),,淡水水罐中加入待浓缩的料液,其它罐中加入去离子水,先开磁力泵开关,磁力泵运转,开流量阀调节流量,水循环5分钟。红色导线接整流器正极,另一端与膜堆阳极相连,黑色导线接整流器负极,另一端与膜堆阴极相连,开整流器开关,调节恒压或恒流至期望值,开始试验。试验结束后,将整流器电流电压调至最小,关整流器开关,断开导线与膜堆连接,再关磁力泵开关停水。
         实验后处理:排出料液,盐罐中的溶液,加入去离子水循环,清洗膜3~5分钟。排出清洗液,再加去离子水循环,使膜完全浸入在水中,关闭电源。
 
6、保养维护
         电驱动膜浓缩装置的膜无论是否拆卸下来,都需要保持湿润状态(室温在0℃以下时,膜需要拆卸下来保存),拆卸下来的膜最好保存在去离子水中或稀电解质(稀盐酸)溶液中,注意常换水,防止膜表面细菌滋生;
         切忌置膜于强光照射,太阳暴晒、高热烘烤、风吹雨淋、严寒冰冻之中;
         不与油污接触,不用合成洗涤剂洗涤,不用硬刷子洗刷,以免使膜受污染和表面损伤;
         不要让膜与尖锐物体接触,防止膜表面划伤或破裂;
         不要用力拉扯、揉捏或折叠膜,防止膜撕裂,阳膜较双极膜和阴膜强度稍低,尤为注意;
         阴膜及双极膜的阴面不耐氧化,不可与强氧化性化学物质接触;
         膜污染后,可将膜拆卸下来,对于有机物污染(有机酸等),可用0.2M左右 NaOH溶液浸泡清洗;对于无机物污染(高价阳离子的氢氧化物沉淀等)可用0.2M左右HCl溶液浸泡清洗,对于细菌和微生物污染,可以采用络合剂和表面活性剂的碱性水溶液处理。同时也可以采用上述药剂在线清洗,必要时可通过较小电流;
         运行时,不宜长时间采用大于60mA/cm2的电流密度,以免降低阳极电极的使用寿命;
         运行时,水温不宜超过40℃,以免使膜变形;
         暂停运行时,应使膜堆各隔室充满液体,防止膜干燥变形,收缩破裂;
         装置使用时都在酸碱的条件***意辅助设备等金属部件的腐蚀,经常擦拭;
         电驱动膜浓缩装置上禁止放金属物件,以防产生短路。
 
7、注意事项
      水的预处理是保证电渗析设备正常运行的因素之一,因此水进入电渗析器前必须预处理,保证进入电渗析设备的原水水质符合以下指标:
A:浊度:≯3mg/L;B:含铁总量:<0.3 mg/L;C:含锰总量:<0.1 mg/L;D:含钙镁总量<50mg/L;E:耗氧量:<3mg/L(KMnO4);F:水温:5-50℃;G:污染指数:<7;
      膜四周边的裁剪尺寸,应比隔板四周边略小(0.5—1.0mm),孔的裁剪可比隔板对应的孔直径略大(如大1.0mm)。这样可以防止膜堆外部因素接触造成的漏电,也可保证配水管道组装的整齐;
      极水中电解质的选用可依照自己的试验情况而定,但要注意电极反应以及极水中各离子的迁移动向和浓度变化情况;
      阳极为钛涂铱钽极板,活性层是通过在钛板上多次涂上活性材料,再经高温烧结而成,禁止在用手在黑色活性层上来回抚摸或用刷子刷洗,以免使活性层脱落;
      注意起动时,必须先通水,后通电,停止时先断电,严禁停水不停电;
      调节流量时,先开极水流量阀,后开酸碱盐室流量阀;防止试验初期酸室,碱室中水向高浓度的盐室中渗透,需要保持一定程度的压力差;
      电驱动膜浓缩装置的阳、阴极与整流器的正、负极对应,不能反接;
      恒电流操作时,酸室和碱室不能以去离子水开始,以防电压超过整流器量程;
      运行时,整流器显示的电压为总电压(膜堆电压与电极电压之和),膜堆电压测定需要在膜堆组装时膜堆两侧贴膜放置两个薄铜片(铜片不可插入流道中与极水接触),再用电压表测定两个铜片间的电位差即为膜堆电压;
      双极膜电渗析器在运行阶段电极产生氢气和氧气,装置放置的房间注意通风;
      磁力泵禁止在无水条件下空转;
 
 
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