高鹽廢水電滲析除鹽工藝流程、設備構造

電滲析除鹽的工藝流程如下圖：

水池中水一般經(jīng)過(guò)前處理；水泵根據流量大小和揚程(即壓力)選用；編號1、2、3的閥門(mén)分別用來(lái)控制淡水、濃水、極水的進(jìn)水流量；流量計有多種，根據需要和不同情況選用，圖中為轉子流量計，垂直安裝，兩端與進(jìn)出水管連接即可，流量因筒上有刻度，按浮子的高低讀出流量的大小，簡(jiǎn)單方便，在流量相對較小時(shí)普遍采用；

壓力表用來(lái)觀(guān)察進(jìn)水壓力，淡水進(jìn)水與濃水進(jìn)水的壓力應力求相近；3根進(jìn)水管分別與電滲析器底部的3個(gè)進(jìn)水口對號連接，不應錯位；

電滲析法的淡水出口進(jìn)入貯存槽，直接使用或作為離子交換處理的進(jìn)水，濃水和極水排入地溝，也有把濃水的出水作為極水的進(jìn)水。

電滲析器的構造如下圖所示，是目前最常用的結構形式，主要由離子交換膜、隔板、電極、極框、壓緊裝置(即夾緊板)等組成。

圖中：1-夾緊板; 2-絕極橡皮板; 3-電極(甲); 4-加網(wǎng)橡皮圈; 5-陽(yáng)離子交換膜; 6-濃(淡)水隔板; 7-陰離子交換膜; 8-淡(濃)水隔板; 9-電極(乙)

在交錯排列的陰離子交換膜(簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜)和陽(yáng)離子交換膜(簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜)之間，分別插入濃水隔板和淡水隔板，膜和隔板的上邊和下邊各開(kāi)若干孔，當膜和隔板框多層重疊時(shí)，這些孔就構成濃水和淡水管狀孔道。

由于濃水管道只與濃水室隔板中的流水孔道相通，淡水管道只與淡水室隔板中的流水孔道相通，故濃水與淡水相互之間不會(huì )混淆。

一張陰膜和一張陽(yáng)膜組成一對膜，整個(gè)電滲析器裝置可根據除鹽的要求，由幾十到上百對的膜和隔板連接而成，整個(gè)裝置連同兩極用夾緊板加以固緊，以不漏水為準。

有時(shí)為了提高電滲析器的出水水質(zhì)，采用分組分級處理，方法是將不同對數的膜分為若干組，前一組的出水作為后一組的進(jìn)水，串聯(lián)連接，這樣使出水的含鹽量逐組降低。

另外為了使兩級間的電壓不至于太高，因而在裝置的中間添加電極，二級之間稱(chēng)為一級，于是出現了一級一段、二級一段、一級二段、二級二段、三級三段等。

(1)離子交換膜

離子交換膜在電滲析器中是作為各室之間的隔膜，是最主要的組成部分，膜的質(zhì)量直接關(guān)系到電滲析的除鹽效果。

按離子交換膜的膜體結構可分為異相膜、均相膜和半均相膜3類(lèi)。

1)異相膜

將陽(yáng)或陰離子交換樹(shù)脂粉末(約70%-75%)用膠粘劑(高分子化合物，如惰性材料聚乙烯粉、聚乙烯醇、聚氯乙烯粉、橡膠等，約25%-30%)在煉膠機上，于120-140℃混煉均勻，再擠壓成厚為0.3-0.5mm膜片。為增加強度，在膜片上下各加一塊綿綸絲網(wǎng)或尼龍網(wǎng)，鋪平后置于熱壓機上熱壓45min。

異相膜的優(yōu)點(diǎn)：制造工藝較簡(jiǎn)單、方便；膜平整，機械強度較好。

其缺點(diǎn)為：因離子交換樹(shù)脂和膠粘劑之間在溶脹時(shí)有空隙產(chǎn)生，故其選擇透過(guò)性相對較差，也易在空隙中結垢，影響膜的使用壽命。

2)均相膜

均相膜是將聚乙烯薄膜含浸在苯乙烯、二乙烯苯及引發(fā)劑(常用氮二異丁晴或過(guò)氧化苯甲酰)配成的含浸液中，經(jīng)加熱加壓發(fā)生聚合反應，生成交聯(lián)枝共聚體，成為基膜，然后分別進(jìn)行磺化和氯甲基化，胺化接上活性基團制得陽(yáng)膜和陰膜。

因不用膠粘劑，故其組，成是均一的。膜中交換基團分布均勻，因而離子導電性能好，選擇透過(guò)性強，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。但平整度和強度還需進(jìn)一步提高。

3)半均相膜

半均相膜是將交換樹(shù)脂和膠粘劑一起溶于一種溶劑中，再流延成膜。半均相膜兼有異相膜和均相膜的優(yōu)點(diǎn)，其結構和性能介于兩者之間。

(2)隔板

隔板是整個(gè)電滲析器的支承骨架和水流通道，淡水室就是采用隔板結構。隔板厚約1.5-2.0mm的絕緣塑板制成，無(wú)論是無(wú)回路或有回路隔板均有流水槽，在流程中使水中陰陽(yáng)離子透過(guò)離子交換膜進(jìn)行遷移。

1)隔板的作用

①支撐膜面，將陰、陽(yáng)離子交換膜隔開(kāi)，以形成膜堆內部淡水和濃水的流經(jīng)通道。

②隔板網(wǎng)攪拌液流，減小膜一液界面的擴散層厚度，提高極限電流密度。

③隔板與膜上的布水孔疊加形成膜堆布、集水內管，使水流均勻分布到淡、濃水室。

④隔板框與離子交換膜一起構成隔室的密封周邊，保證隔室內部水流不外漏。

2)隔板的種類(lèi)

按水流流動(dòng)方向是否沿程變化可分為無(wú)回路隔板和有回路隔板兩種。前者水流在流道上方向不變；后者水流則要改變若干次方向。

無(wú)回路隔板

有回路隔板

有回流隔板流程長(cháng)，水頭損失大，適用于產(chǎn)水量小的一次脫鹽電滲析器；無(wú)回路隔板流程短而且流道寬，水頭損失小，適用于各種脫鹽工藝流程。

3)布水槽

常用的布水槽形式有槽式、網(wǎng)式、敞開(kāi)式和通道式4種。

布水槽結構對隔室水流分配的均勻性和水流壓頭損失起重要作用。一般來(lái)說(shuō)，布水阻力大些，布水均勻性較好，但易被異物堵塞。

槽式布水槽加：工容易，缺點(diǎn)是當膜堆鎖緊力過(guò)大或膜堆內受力不均時(shí)，離子交換膜容易塌陷在布水槽內，引起濃、淡水互漏。槽式布水槽較適宜于厚度1.5mm以上的隔板。

通道式布水槽具有加工簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，多用于沖膜式隔板。

敞開(kāi)式布水槽是一種沖軋式布水槽，加工極為簡(jiǎn)單，但膜的溶脹伸長(cháng)易遮蓋布水槽。組裝時(shí)應注意肋條不被折斷、移位和膜塌陷在布水槽內等問(wèn)題。

網(wǎng)式布水槽可克服膜塌陷在布水槽內的缺點(diǎn)，加工也較方便。網(wǎng)、框厚度要匹配，平整度要求較高。

通道、隔板由非導體和非吸濕材料制作。這類(lèi)材料要有一定的彈性，保證有良好的密封性能和絕緣性能。

常用材料有天然或合成橡膠、聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等。均相離子交換膜較薄，彈性差，以選配天然橡膠或合成橡膠隔板為宜。異相離子交換膜較厚，彈性好，通常配以聚氯乙烯或聚丙烯等隔板。國產(chǎn)聚丙烯隔板由95%的聚丙烯加5%的聚乙烯制成。

(3)極框

極框的作用主要是能使極水單獨成為一個(gè)系統，使極室內生成的電極反應產(chǎn)物(固體沉淀物及氣體)能夠及時(shí)排出。

電極的反應產(chǎn)物是：原水中到達陰極區的H+會(huì )獲得電子，成為氫氣H2，而到達陽(yáng)極區的OH-和CI-離子會(huì )失去電子成為氧氣和氯氣。陰極區的水呈堿性，因而容易產(chǎn)生CaCO3和Mg(OH)2 沉淀。

陽(yáng)極區的水是呈酸性的。所產(chǎn)生的O2和初生態(tài)氯[CI]都會(huì )加速膜的老化變脆，因此，要求及時(shí)排除氣體和沖走極板腐蝕剝落物。

極框隔板的構造要求加強，厚度最好加至3-4mm。菱狀魚(yú)鱗網(wǎng)的筋厚度要0.5mm以上，以防膜片被壓向極板，阻礙極水流通。為了保護膜片不被粗魚(yú)鱗片摩擦損壞，在靠膜的一邊還要加上一道細的魚(yú)鱗網(wǎng)，以便隔開(kāi)。

極框還有一個(gè)特點(diǎn)：極框的流水槽不采用來(lái)回折流的串聯(lián)方式，各條流水槽的起端為極水進(jìn)口，末端為極水出口，各用暗溝與裝置外部的極水管相通。

考慮到陽(yáng)極容易損壞和陰膜抗氧化性能差，為了防止CI-透過(guò)陰膜進(jìn)人陽(yáng)極室產(chǎn)生氯腐蝕，所以在陽(yáng)極框不能接觸陰膜，而應用一張陽(yáng)膜(或一張抗氧化膜)。為此目的，還可以加一張保護膜，這種膜可用維尼龍、滌綸濾布或多孔聚氯乙烯膜，或用抗氧膜。

極水的水質(zhì)直接影響到沉垢的形成，尤其是水中所含的Ca2+、Mg2+和HCO3-等離子，它們在堿性條件下能轉化成為CaCO3、Mg(OH)2等沉垢。

針對這種情況，極水應采用單獨循環(huán)使用，同時(shí)采用下列措施：

1)極水中含Ca2+、Mg2+較高時(shí)，應加軟化處理，將Ca2+、Mg2+降低；

2)加酸調劑極水pH=2-3，使極水處于酸性條件下，阻礙沉垢形成。

(4)電極

電極的作用是連接電源。對電極的要求為：導電性能好，即電阻小；機械強度高；電化學(xué)性能穩定，有較好的抗腐蝕性；價(jià)格低廉、加工方便。常用的電極材料和適用水質(zhì)范圍。