一种带磁体的电渗析污水处理装置和电渗析污水处理方法与流程

1.本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其涉及一种带磁体的电渗析污水处理装置和电渗析污水处理方法。


背景技术：

2.电渗析法是利用离子交换膜进行海水淡化或者污水处理的方法。目前，主要阴、阳离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，从而达到除盐或浓缩的目的。
3.电渗析法在污水处理实践中最普遍的应用有：1)处理碱法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木质素；2)从含金属离子的污水中分离和浓缩盈金属离子，然后对浓缩液进一步处理或回收利用3)从放射性污水中分离放射性元素；4)从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠；5)从酸洗废液中制取硫酸及沉积重金属离子；6)处理电镀污水和废液等，含cu
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、zn
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、cr(ⅳ)、ni
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等金属离子的污水都适宜用电渗析法处理，其中较广泛的是从镀镍废液中回收镍，许多工厂实践也表明了其可以实现闭路循环。可见，电渗析法在污水处理中具有重要意义。
4.现有的电渗析设备，其将极室、电极、膜堆分配器等组合在一块高分子绝缘材料中，让污水在电极作用下，污水经过膜堆的选择透过从而实现污水淡化，然而现有的电渗析设备仍存在以下缺点：一、由于现有的电渗析设备普遍是将极室、电极、膜堆分配器等组合在一块高分子绝缘材料中，如果需要维修电极板，则要将封装电极板的环氧树脂用手工方法去除，方能将电极板卸下，相同地，重新安装电极板同样费工费时；二、由于膜堆中的阴、阳离子交换膜片必须压合在一起，阴、阳离子交换膜和两电极容易出现结垢堵塞，这样容易降低膜的水处理能力，当出现了结垢和电极极化后，还需对其进行冲洗处理，必要时还须拆洗阴、阳离子交换膜，这样操作麻烦又费时；三、污水仅依靠直流电场的作用进行污水净化，污水净化效率还不够高。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种带磁体的电渗析污水处理装置，该污水处理装置具有净化效率高、容易维护、容易安装和不漏水的优点。
6.本发明的目的之二在于提供一种电渗析污水处理方法。
7.为了达到上述目的之一，本发明采用以下方案：
8.提供一种带磁体的电渗析污水处理装置，包括直流电源、池体、设于所述池体内的阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板之间设有两性离子交换膜管，所述两性离子交换膜管的一端为进水口，另一端为出水口，所述两性离子交换膜管与所述阴极板和所述阳极板之间的空间构成浓液室，所述池体上设置磁体，所述磁体朝向所述两性离子交换膜管，所述直流电源的正极连接所述阳极板，所述直流电源的阴极连接所述阴极板。
9.上述带磁体的电渗析污水处理装置的工作原理：
10.阴电极和阳电极连通直流电源后，产生直流电场，两性离子交换膜管中的待净化污水在直流电场的作用下会发生向极板方向的横向运动，待净化污水中的阴离子会往阳极方向迁移并穿出两性离子交换膜管，阳离子会往阴极方向迁移并穿出两性离子交换膜管，使得去除两性离子交换膜管中的污水的带电离子，从两性离子交换膜管穿出的带电离子流向浓液室的水溶液中并随水溶液排走；在直流电池作用的同时，磁体也产生梯度磁场，磁场对运动的带电离子产生作用于带电离子的洛伦兹力，该梯度磁场磁场沿远离磁体的方向逐渐减弱，带电离子随污水运动越接近磁体，磁场对带电离子的作用越强，磁场对带电离子向下作用的洛伦兹力越大，该洛伦兹力加速两性离子交换膜管中的带电离子穿出两性离子交换膜管，提高污水净化效果，因此，结合电场力和洛伦兹力共同作用，会加速污水中的带电离子穿过两性离子交换膜管进入到浓液室，达到净水的效果。
11.在一些实施方式中，所述两性离子交换膜管围绕一轴心由上往下盘绕，所述磁体位于所述两性离子交换膜管的上方，所述轴心垂直于所述磁体。
12.在一些实施方式中，所述阴极板或所述阳极板构造成筒体，所述两性离子交换膜管在靠近所述筒体的表面处沿所述筒体的表面由上往下盘绕。
13.在一些实施方式中，所述阴极板和所述阳极板分别构造为阴极筒体和阳极筒体，所述阴极筒体套住所述阳极筒体或所述阳极筒体套住所述阴极筒体，所述为阴极筒体与所述阳极筒体之间留有间隔，所述两性离子交换膜管位于所述间隔中并沿被套住的筒体的表面盘绕。
14.在一些实施方式中，所述池体的底部部分向上凸起以形成安装槽，所述阴极板和/或所述阳极板固插在所述安装槽内。
15.在一些实施方式中，所述安装槽内设有密封橡胶，所述阴极板和/或所述阳极板与所述安装槽之间的空隙被所述密封橡胶填充。
16.在一些实施方式中，所述磁体为磁镜，所述磁镜架设在所述池体的开口处。
17.在一些实施方式中，所述浓液室连接有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管分别连接有蠕动泵。
18.与现有的技术相比，本发明具有如下优点：
19.(1)本发明采用两性离子交换膜管，污水在两性离子交换膜管内，在直流电场和磁场对带电离子产生洛伦兹力二者的协同作用下，增加了污水中带电离子的游离度和迁移速度，其中洛伦兹力加速了污水中不同带电离子的分离以及促进带电离子离开两性离子交换膜管进入浓水室，该洛伦兹力弥补现有技术中仅采用直流电场分离带电离子的不足，有效提高了净水效果。
20.(2)本发明的采用两性离子交换膜管来分离污水中的带电离子，无需现有技术中阴、阳离子交换膜夹紧结构，避免了阴、阳离子交换膜之间容易漏水的问题，降低了安装的难度，同时也避免了因漏水导致电极接线端子腐蚀和短路烧毁的问题。
21.(3)本发明的采用两性离子交换膜管来分离污水中的带电离子，无需现有技术中阴、阳离子交换膜夹紧结构以形成膜堆的形式，避免了膜堆难以拆卸安装、难以清洗和容易结垢的问题，有效简化了电渗析污水处理装置的维护。
22.(3)本发明采用磁体，加速了带电离子离开两性离子交换膜管进入浓水室，由于带电离子移动速度加快，避免了电渗析过程中发生浓差极化，缓解了离子交换膜和阴极板上
的结垢现象，降低耗电量，提高了脱盐效率，延长了膜和设备的使用寿命，提高电渗析污水处理装置的性能。
23.(4)本发明的电渗析污水处理装置颠覆了电渗析装置的传统构造，具备能够简化装置维护工作、提高分离效率、节省电能、阻垢效果好、环保、安全、经济等优点。
24.为了达到上述目的之二，本发明采用以下方案：
25.提供一种电渗析污水处理方法，采用上述的带磁体的电渗析污水处理装置，其包括以下步骤：
26.s1、往浓液室注入含带电离子的水溶液，直至水溶液浸没两性离子交换膜管；
27.s2、对所述阴极板和阳极板分别施加直流电，产生直流电场；
28.s3、将待淡化的污水输入两性离子交换膜管内，在磁体和直流电场的共同作用下，污水中的带电离子穿过两性离子交换膜管并进入到浓液室中，两性离子交换膜管中的污水得以淡化。
29.在一些实施方式中，所述浓液室中的水溶液是污水。
30.与现有的技术相比，本发明的方法具有如下优点：
31.本发明的方法能快速地净化污水，提高净化效率。
附图说明
32.下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
33.图1是实施例中的带磁体的电渗析污水处理装置的结构示意图。
34.图2是是实施例中的池体、磁体、阳极板和阴极板的结构示意图。
35.图3是是实施例中的阳极板和阴极板与安装槽的工作状态示意图。
36.附图标记：
37.直流电源1；池体2；阴极板4；阳极板5；两性离子交换膜管6；进水口7；出水口8；浓液室9；磁体10；安装槽11；密封橡胶12；进水管13；出水管14。
具体实施方式
38.结合以下实施例和附图对本技术作进一步描述。
39.实施例1
40.本实施例公开了带磁体的电渗析污水处理装置，图1所示，包括直流电源1、池体2、设于池体2内的阴极板4和阳极板5，阴极板4和阳极板5之间设有两性离子交换膜管6，两性离子交换膜管6的一端为进水口7，另一端为出水口8，待净化的污水通入该两性离子交换膜管6。两性离子交换膜管6与阴极板4和阳极板5之间的空间构成浓液室9，池体2上设置磁体10，磁体10朝向两性离子交换膜管6，直流电源1的正极连接阳极板5，直流电源1的阴极连接阴极板4。
41.使用时，接上直流电源1，带电离子由于电场力的作用会发生向极板方向的横向运动，阴离子会往阳极方向迁移，阳离子会往阴极方向迁移，两性离子交换膜管中待净化污水中的阴离子会往阳极方向迁移，阳离子则往阴极方向迁移，实现污水净化效果；此外，磁体10会产生梯度磁场，该梯度磁场对带电离子产生向下作用的洛伦兹力，该洛伦兹力加速两性离子交换膜管6中的带电离子穿出两性离子交换膜管6，提高污水净化效果。需要说明的
是，根据左手规则手握磁场方向，能判断出洛伦兹力的方向垂直于磁场方向，则与电场力方向相同。
42.本实施例中，图1所示，两性离子交换膜管6围绕一轴心由上往下盘绕，磁体10位于两性离子交换膜管6的上方，轴心垂直于磁体10。由于带电离子的运动轨迹呈盘绕运动，将两性离子交换膜管6制成由上往下盘绕，可模拟带电离子运动轨迹，从而提高带电离子的运动速度，继而提高净化效果。
43.本实施例中，图1-图2所示，阴极板4或阳极板5构造成筒体，两性离子交换膜管6在靠近筒体的表面处沿筒体的表面由上往下盘绕。优选地，阴极板4和阳极板5分别构造为阴极筒体和阳极筒体，阴极筒体套住阳极筒体或阳极筒体套住阴极筒体，为阴极筒体与阳极筒体之间留有间隔，两性离子交换膜管6位于间隔中并沿被套住的筒体的表面盘绕。将极板制成筒体，使得整个电渗析污水处理装置的结构更紧凑，且便于固定两性离子交换膜管6。
44.本实施例中，图3所示，池体2的底面向下凹陷以形成安装槽11，阴极板4和/或阳极板5固插在安装槽11内。该安装槽11用于固定极板，并且能截拦浓液室9的水溶液，避免背向浓液室9的极板面堆积较厚的废物。
45.本实施例中，图3所示，安装槽11内设有密封橡胶12，阴极板4和/或阳极板5与安装槽11之间的空隙被密封橡胶12填充。该密封胶用于密封安装槽11，进一步地保证安装槽11的密封性。
46.本实施例中，磁体10为磁镜，磁镜架设在池体2的开口处。磁镜提供的磁场效果更好。
47.本实施例中，图1所示，浓液室9连接有进水管13和出水管14，进水管13和出水管14分别连接有蠕动泵(图中未示出)。蠕动泵不断更换浓液室9的水溶液，避免浓液室9液体浓度过大影响两性离子交换膜管6中带电离子出来的效果。
48.实施例2
49.本实施例公开了电渗析污水处理方法，采用实施例1的带磁体的电渗析污水处理装置(图1所示)，其包括以下步骤：
50.s1、往浓液室9注入含带电离子的水溶液，直至水溶液浸没两性离子交换膜管6；
51.s2、对阴极板4和阳极板5分别施加直流电，产生直流电场；
52.s3、将待淡化的污水输入两性离子交换膜管6内，在磁体10和直流电场的共同作用下，污水中的带电离子穿过两性离子交换膜管6并进入到浓液室9中，两性离子交换膜管6中的污水得以淡化。
53.本实施例中，所述浓液室中的水溶液是污水。使用污水来填充浓液室，可降低生产成本。
54.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本技术作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的实质和范围。