专利名称：一种电容脱盐模块的制作方法
技术领域：
本发明为一种去除液体中带电粒子的装置，可用于废水处理和海水淡化等。
背景技术：
对废水进行处理的主要方法有离子交换法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法。离子 交换法的主要特点是在再生过程中生成大量的废酸、废碱等二次废液，另外作为主体的交 换树脂造价昂贵，操作成本高，而且设备保养维修复杂。电渗析法缺点是离子交换薄膜在使 用过程中可能被毒化，而且在电渗析过程中必需发生水的电解，这无疑会加大处理过程的 能耗。反渗透法的主要缺点是存在薄膜毒化和结垢的问题。蒸馏法的主要特点是能耗比较 大。电吸附水处理技术使液体通过加有电压的两个电极板，其中的离子和带电颗粒受到电 场力的作用向电极板移动，最终被吸附到电极板上，从而实现水的净化。这种方法具有压降 小、投资少、能耗低、无二次污染、循环寿命长(10万次以上)和再生容易等优点。U. S. Pat. No. 5200068、U. S. Pat. No. 5192432、U. S. Pat. No. 5196115、U. S. Pat. NO. 5415768、U. S. Pat. No. 5547581、U. S. Pat. No. 5620597、U. S. Pat. No. 5779891 等专利，把 活性物质(活性炭、炭气凝胶等)粘贴在集电板(石墨纸等)上形成电极板，电极板由绝缘 膜隔开，把这些电极板卷起来，形成卷式电吸附水处理模块。这样制作出来的电吸附水处理 模块，电极板间的距离很小，同时电极板间的距离也不一样，使得电吸附性能不稳定，电吸 附效率比较差。在电吸附水处理模块工作时，为了防止水的电解，外接电压为低于2V。为了解决卷式电吸附水处理模块所存在的问题，提出了板式电吸附水处理模 块，例如 U. S. Pat. No. 5425858, U. S. Pat. No. 5954937, U. S. Pat. No. 6309532、U. S. Pat. No. 6346187等，在板式电吸附水处理模块中，除了紧挨支撑板的两个电极板为单面电极板 外，其他的都是双面电极板，电极板间有绝缘膜隔开，用螺丝钉把支撑板、电极板压紧形成 板式电吸附水处理模块。这样电极板间距比较固定，但是电极板间距还是很小。电吸附水 处理模块的每个电极板都与外电源相连接，为了防止水的电解，外加电压为0. 6-1. 2V。U. S. Pat. No. 5538611提出了一种电吸附水处理模块，该模块有支撑板、绝缘膜、 集电板、活性炭电极片和垫片组成，每个电极板都与IV的恒压电源相连接，电极板间距为 Imm0U. S. Pat. No. 20090255815A1提出一个电吸附水处理模块，中间的一个电极板与电 源的负极相连接，而两端的两个电极板与电源的正极相连接，这样在液体流过电吸附水处 理模块时，电极板的两个面上带上了相反的电荷。该电吸附水处理模块工作时电流比较小， 所以可以适当的提高电吸附水处理模块的电压，在专利中电吸附水处理模块的工作电压为 2V。在国内，CN01127147、CN01127146、CN011261828、CN01245553、CN01245554等专 利中，电吸附水处理模块的电极板都与电源相连接，结构比较复杂，降低了工作的可靠性； 同时电吸附水处理模块都是在低于水的电解电压的小电压下工作，使得电吸附的速度比较 慢，效率比较差。CN2007200332M、CN200710019276等专利中，电吸附水处理模块用的是两个配电板，采用串联的供电方式，使得结构得以简化，提高了工作的可靠性，提高了液体的 处理能力，不过该种模块还是只能在小于水的电解电压的工作电压下进行工作。电吸附水处理模块在低于水的电解电压下工作，要想使模块有比较高的吸附效 率，就应当使电极板间的电场强度足够大，因为水的电解电压是一定的，所以只能用减小电 极板间的距离的办法来增加电极板间的电场强度，电极板间距的减小会使溶液流动的阻力 增大，使得能耗增加；同时在脱附过程中，不管是短接脱附还是反接脱附，因为电极板间距 比较小，从电极板上脱附下来的离子，很容易就又被吸附到电极板上，使得离子的脱附速率 比较慢。所以，现在所制作的电吸附水处理模块都存在者共同的缺点(1)所加电压要低于 7K的电解电压；(2)电极板间距离比较小。
发明内容
为了解决电容脱盐模块只能用2V左右的电压，只能用减小电极板间距的方法来 增大电场，从而带来脱附慢、能耗高的问题。本发明提供一种新模块，该模块在10-380V的 电压下进行工作，从而可以在增大电极板间距的情况下依然产生很强的电场，提高了对离 子的吸附效率，减小了能耗，同时也提高了该模块的脱附效率。该电容脱盐模块包括支撑板5、金属板6、绝缘膜8、电极板3、垫圈4 ；电容脱盐模块两端为支撑板5，紧挨着两端支撑板5的为金属板6，在两个金属板 之间为多个电极板3和垫圈4的交替排列，在金属板6和电极板3之间加入一层绝缘膜8， 与绝缘膜8接触的两个电极板3为单面电极板，其他的都为双面电极板，单面电极板是一片 电极片和一片集电板；双面电极板是集电板设在两片电极片之间；每对电极板间都有一层 绝缘膜；两个金属板6分别与电源的正负极相连接，电极板3置于这两个金属板6所形成的 电场中，电极板3上开有导液孔7，与进液口 1、出液口 2和电极板3之间的间隙形成流道。进一步，进液口 1和出液口 2采用绝缘材料。进一步，进液口 1和出液口 2分别开在电容脱盐模块对称的两边。进一步，电极板间距为0. l-10mm。进一步，根据外加电压的不同，该电容脱盐模块电极板数为2-20片。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是用两个金属板，把10-380V的电压 加在这两个平行金属板上，这两个平行金属板间就会产生电场，把电极板置于这个电场中， 这样在电极板上都会感应出正负两种电荷，溶液流过电极板表面，溶液中的离子就会吸附 在电极板上，同时电容脱盐模块的电极板都不与电源相连接，使得模块与电源不形成回路， 从而水在电吸附过程中不会被电解。增大电极板间距、相应的增大电压所形成的电场，要 比2V左右电压、Imm间距形成的电场要大，从而提高了电吸附效率，也提高了离子的脱附效 率。本发明的效果是，使模块在10-380V的电压下工作，同时又不会使水电解，提高了 离子的吸附效率，在再生过程中，也提高了离子的脱附效率。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的剖面图
图2是A的放大3为本发明的连线中1.进液口，2.出液口，3.电极板，4.垫圈，5.支撑板，6.金属板，7.导液孔， 8.绝缘膜。
具体实施例方式在图1中，两端为支撑板5，紧挨着支撑板5的为金属板6，在两个金属板6之间为 电极板3和垫圈4的交替排列，电极板上开有导液孔7，最后用螺钉把两个支撑板5压紧形 成电容脱盐模块。进液口 1和出液口2与电极板5间形成的空隙以及电极板5上开的导液 孔7共同构成流道。液体有进液口 1进入电容脱盐模块，依次经过电极板5间的空隙和电 极板5上开的导液孔7，最后有出液口 2流出，在电容脱盐模块中，流道为蛇形流道，这样可 以使液体在模块中流过的距离最长。图2为A的放大图，最上面是支撑板5，紧挨着支撑板5的为金属板6、再往下为绝 缘膜8、电极板3和垫圈4。本发明是要把电极板置于一个电场中，同时又不与电源形成回 路，所以金属板6与电极板3之间要绝缘，本发明是通过在金属板6和电极板3间增加了一 层绝缘膜8来实现的，进液口 1和出液口 2采用绝缘材料，使得金属板6与进液口 1和出液 口 2绝缘。在两个金属板6上加上电压，就会在两个金属板6之间形成电场，使每个电极板 3都在这个电场之中。在图3中，两个金属板6分别与电源的正负极相连接，在两个金属板6之间形成电 场。为了减小连接电阻，可以把两条引线分别焊接在两个金属板6上。因为加的电压比较 大，已经超出了安全电压的范围，所以要使两个电极板与外界绝缘。进液口 1和出液口 2采用绝缘材料，保证与金属板6绝缘。进液口 1和出液口 2分别开在电容脱盐模块对称的两边，这样可以是液体流过的 距离最长，同时也不会减小吸附材料的面积。两个金属板6与电极板3是绝缘的，本发明是通过在金属板6和电极板3之间增 加一层绝缘膜8来实现的。垫圈4可以防止相邻的电极板3短路，同时垫圈4决定了电极板间距，使电极板3 间形成一定空隙，为流道的一部分。两个金属板6分别与电源相连接，为了减小连接电阻，把两条接线分别焊接在两 个金属板6上。在两个金属板上加高直流电压，电压范围为10-380V。在本电容脱盐模块中，电极板间距可为0. l-10mm。根据外加电压的不同，该电容脱 盐模块电极板数为2-20片。实施实例模块1，电极材料为活性炭，垫圈的厚度为2mm，6片电极板，每个电极板都与1. 2V 的外电源相连接。当浓度为2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通过该模块时，出水浓度 为 1433 μ s/cm。模块2，电极材料为活性炭，垫圈的厚度为2mm，6片电极板，两个金属板与IOV的 外电源相连接。当浓度为2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通过该模块时，出水浓度为1145 μ s/cm。模块3，电极材料为活性炭，垫圈的厚度为2mm，6片电极板，两个金属板与20V的 外电源相连接。当浓度为2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通过该模块时，出水浓度为 1055 μ s/cm。模块4，电极材料为活性炭，垫圈的厚度为2mm，6片电极板，两个金属板与30V的 外电源相连接。当浓度为2000 μ s/cm的溶液以0. 6L/h的流速通过该模块时，出水浓度为 902 μ s/cm。模块1为改进前的电容脱盐模块，模块2、模块3和模块4为改进后的电容脱盐模 块，同时模块2、模块3和模块4所加电压也不同，分别为10V、20和30V。对比数据在表1 中表 权利要求
1.一种电容脱盐模块，其特征是该电容脱盐模块包括支撑板(5)、金属板(6)、绝缘膜 (8)、电极板(3)、垫圈；电容脱盐模块两端为支撑板(5)，紧挨着两端支撑板( 的为金 属板(6)，在两个金属板之间为多个电极板(3)和垫圈(4)的交替排列，在金属板(6)和电 极板C3)之间加入一层绝缘膜(8)，与绝缘膜(8)接触的两个电极板C3)为单面电极板，其 他的都为双面电极板，单面电极板是一片电极片和一片集电板；双面电极板是集电板设在 两片电极片之间；每对电极板间都有一层绝缘膜；两个金属板(6)分别与电源的正负极相 连接，电极板⑶置于这两个金属板(6)所形成的电场中，电极板(3)上开有导液孔(7)，与 进液口(1)、出液口(2)和电极板(3)之间的间隙形成流道。
2.根据权利要求1所述的电容脱盐模块，其特征是进液口⑴和出液口(2)采用绝 缘材料。
3.根据权利要求1所述的电容脱盐模块，其特征是进液口⑴和出液口(2)分别开 在电容脱盐模块对称的两边。
4.根据权利要求1所述的电容脱盐模块，其特征是电极板间距为0.l-10mm。
5.根据权利要求1所述的电容脱盐模块，其特征是根据外加电压的不同，该电容脱盐 模块电极板数为2-20片。
全文摘要
一种电容脱盐模块用于去除液体中带电粒子，可用于废水处理和海水淡化等。该电容脱盐模块两端为支撑板(5)，紧挨着两端支撑板(5)的为金属板(6)，在两个金属板之间为多个电极板(3)和垫圈(4)的交替排列，每对电极板间都有一层绝缘膜；两个金属板(6)分别与电源的正负极相连接，电极板(3)置于这两个金属板(6)所形成的电场中，同时各电极板与电源不形成回路，电极板(3)上开有导液孔(7)，与进液口(1)、出液口(2)和电极板(3)之间的间隙形成流道。本发明模块在10-380V的电压下进行工作，从而可以在增大电极板间距的情况下依然产生很强的电场，提高了对离子的吸附效率，减小了能耗，同时也提高了脱附效率。
文档编号C02F103/08GK102060359SQ201010543910
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者孟庆函, 张志超, 曹兵 申请人:北京化工大学