本实用涉及双极电渗析,具体为一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置。
背景技术:
1、传统海水淡化析氢技术——膜法和热法,都已经非常成熟,应用广泛,但这些海水淡化析氢技术始终都还有一些不足,其中其产率低、能耗大、成本高,是亟待解决的问题。双极电渗析是一种以溶剂(水或甲醇)在双极膜(bipolar membrane,bm)中分解为特点的电渗析(ed)技术,在该过程中,不引入盐或二次污染,具有更好的经济效益,被广泛研究用于生产各种有机和无机酸。
2、但双极电渗析在的应用发展中,如果离子泄漏问题不及时采取措施控制,将会降低产出酸碱的纯度,设备将加速老化,膜电阻增加且导致能耗升高,影响产品质量。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本实用提供了一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,解决了双极电渗析在的应用发展中,如果离子泄漏问题不及时采取措施控制,将会降低产出酸碱的纯度,设备将加速老化,膜电阻增加且导致能耗升高,影响产品质量的问题。
2、为实现上述目的,本实用提供如下技术方案:一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,包括淡化池壳体、电解池淡化组件、分液组件和样品溶液排出组件,所述淡化池壳体内设有电解池淡化组件,淡化池壳体一侧连接有分液组件,分液组件顶部连接有样品溶液排出组件;
3、所述淡化池壳体包括锌阳极片、石墨烯阴极片、第一进料口和第二进料口;淡化池壳体内壁一侧设有锌阳极片,淡化池壳体内侧远离锌阳极片另一端内壁上设有石墨烯阴极片,淡化池壳体一侧上部开设有第一进料口,淡化池壳体一侧靠近第一进料口下方开设有第二进料口,淡化池壳体内填充苛性碱电解液。
4、优选的,所述淡化池壳体形状为长方体,长方体外壳采用金刚石/铝复合散热材料,淡化池壳体内侧设为镀铬膜。
5、优选的,所述淡化池壳体两侧内壁上设有密封圈,且锌阳极片和石墨烯阴极片均插入多层嵌入式密封圈中,密封圈由长方体外壳切合以固定。
6、优选的,所述锌阳极片阳极选用搭配gd-ni-p/nf复合催化剂的锌板、石墨烯阴极片阴极选用搭配gd-ni-p/nf复合催化剂的石墨烯板。
7、优选的,所述电解池淡化组件包括阳离子交换膜、阴离子交换膜、一价阴离子交换膜和淡化池盖子,淡化池壳体内侧中间部位均连接有一价阴离子交换膜,淡化池壳体内侧远离一价阴离子交换膜另一端靠近锌阳极片一侧连接阳离子交换膜,淡化池壳体内侧远离一价阴离子交换膜另一端靠近石墨烯阴极片一侧连接有阳离子交换膜,淡化池壳体内侧阳离子交换膜与一价阴离子交换膜之间还连接有阴离子交换膜,淡化池壳体上远离第一进料口和第二进料口另一端连接有淡化池盖子;淡化池壳体内部均设有六个分离膜,分离膜分为两个阳离子交换膜、两个阴离子交换膜和两个一价阴离子交换膜,且六个分离膜以淡化池壳体为轴中心对称分布设置;分离膜为有机/无机复合材料,且六个分离膜上均开设有不同大小的孔径。
8、优选的,所述电解池淡化组件还包括阳离子室、淡水室、二价盐水室和卤水室,淡化池壳体内侧的锌阳极片与阳离子交换膜之间构成阳离子室,淡化池壳体内侧的阳离子交换膜与阴离子交换膜之间构成淡水室,淡化池壳体内侧的阴离子交换膜与一价阴离子交换膜之间构成二价盐水室,淡化池壳体内侧的两个一价阴离子交换膜之间构成卤水室;且淡化池壳体内侧共设有两个阳离子室、两个淡水室和两个二价盐水室,以淡化池壳体内侧的卤水室为轴中心对称分布。
9、优选的,所述分液组件包括导流管、分液旋塞壳体、口径转接头和分液旋塞,淡化池壳体上设有四根导流管,四根导流管分为阳离子导管、淡水导管、二价盐水导管和卤水导管,且阳离子导管、淡水导管、二价盐水导管和卤水导管分别对应连接淡化池壳体内的阳离子室、淡水室、二价盐水室和卤水室,导流管另一端设有分液旋塞壳体,分液旋塞壳体内设有主导管与分液旋塞壳体紧密相贴,且淡化池壳体与主导管之间通过导流管相连,分液旋塞壳体顶部连接有口径转接头,分液旋塞壳体底部连接有分液旋塞。
10、优选的,所述溶液排出组件包括六通阀壳体、六通阀的导管、定量环、导管、流出管、六通阀旋塞部分和流动相进口;口径转接头远离分液旋塞壳体另一端连接有导管,导管另一端连接有六通阀壳体,六通阀壳体外围连接有六通阀的导管,导管上设有水泵,六通阀的导管上设有定量环,六通阀壳体上连接有流出管,六通阀壳体底部连接有六通阀旋塞部分,六通阀壳体上远离流出管另一端连接有流动相进口;六通阀壳体内开设有若干个端口。
11、与现有的技术相比,本实用具备以下有益效果:本实用新型通过锌阳极片和石墨烯阴极片实现海水中有价值成分的高效利用,析氢装置还可以析出氢气,具有环保优势,能够在较低能耗下实现高效的海水淡化;在海水淡化过程中,氢气的生成避免了化学药品的使用,降低了环境污染风险,且无废液废渣对环境造成污染;长方体装置外壳采用金刚石/铝复合散热材料,使装置工作时及时散热,析氢性能更加优异;且淡化池壳体选用耐腐蚀性的有机/无机复合材料,使得装置在恶劣的海水环境下能够长期稳定运行,提高了装置的使用寿命;长方体装置外壳采用金刚石/铝复合散热材料,使装置工作时及时散热,析氢性能更加优异。
1.一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,包括淡化池壳体(1)、电解池淡化组件、分液组件和样品溶液排出组件,其特征在于:所述淡化池壳体(1)内设有电解池淡化组件,淡化池壳体(1)一侧连接有分液组件,分液组件顶部连接有样品溶液排出组件;
2.根据权利要求1所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述淡化池壳体(1)形状为长方体,长方体外壳采用金刚石/铝复合散热材料,淡化池壳体(1)内侧设为镀铬膜。
3.根据权利要求2所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述淡化池壳体(1)两侧内壁上设有密封圈,且锌阳极片(2)和石墨烯阴极片(3)均插入多层嵌入式密封圈中,密封圈由长方体外壳切合以固定。
4.根据权利要求3所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述锌阳极片(2)阳极选用搭配gd-ni-p/nf复合催化剂的锌板、石墨烯阴极片(3)阴极选用搭配gd-ni-p/nf复合催化剂的石墨烯板。
5.根据权利要求4所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述电解池淡化组件包括阳离子交换膜(4)、阴离子交换膜(5)、一价阴离子交换膜(6)和淡化池盖子(7),淡化池壳体(1)内侧中间部位均连接有一价阴离子交换膜(6),淡化池壳体(1)内侧远离一价阴离子交换膜(6)另一端靠近锌阳极片(2)一侧连接阳离子交换膜(4),淡化池壳体(1)内侧远离一价阴离子交换膜(6)另一端靠近石墨烯阴极片(3)一侧连接有阳离子交换膜(4),淡化池壳体(1)内侧阳离子交换膜(4)与一价阴离子交换膜(6)之间还连接有阴离子交换膜(5),淡化池壳体(1)上远离第一进料口(20)和第二进料口(21)另一端连接有淡化池盖子(7);淡化池壳体(1)内部均设有六个分离膜,分离膜分为两个阳离子交换膜(4)、两个阴离子交换膜(5)和两个一价阴离子交换膜(6),且六个分离膜以淡化池壳体(1)为轴中心对称分布设置;分离膜为有机/无机复合材料,且六个分离膜上均开设有不同大小的孔径。
6.根据权利要求5所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述电解池淡化组件还包括阳离子室(22)、淡水室(23)、二价盐水室(24)和卤水室(25),淡化池壳体(1)内侧的锌阳极片(2)与阳离子交换膜(4)之间构成阳离子室(22),淡化池壳体(1)内侧的阳离子交换膜(4)与阴离子交换膜(5)之间构成淡水室(23),淡化池壳体(1)内侧的阴离子交换膜(5)与一价阴离子交换膜(6)之间构成二价盐水室(24),淡化池壳体(1)内侧的两个一价阴离子交换膜(6)之间构成卤水室(25);且淡化池壳体(1)内侧共设有两个阳离子室(22)、两个淡水室(23)和两个二价盐水室(24),以淡化池壳体(1)内侧的卤水室(25)为轴中心对称分布。
7.根据权利要求6所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述分液组件包括导流管、分液旋塞壳体(12)、口径转接头(13)和分液旋塞(19),淡化池壳体(1)上设有四根导流管,四根导流管分为阳离子导管(8)、淡水导管(9)、二价盐水导管(10)和卤水导管(11),且阳离子导管(8)、淡水导管(9)、二价盐水导管(10)和卤水导管(11)分别对应连接淡化池壳体(1)内的阳离子室(22)、淡水室(23)、二价盐水室(24)和卤水室(25),导流管另一端设有分液旋塞壳体(12),分液旋塞壳体(12)内设有主导管与分液旋塞壳体(12)紧密相贴,且淡化池壳体(1)与主导管之间通过导流管相连,分液旋塞壳体(12)顶部连接有口径转接头(13),分液旋塞壳体(12)底部连接有分液旋塞(19)。
8.根据权利要求7所述的一种新型海水淡化析氢和选择性处理收集装置,其特征在于:所述溶液排出组件包括六通阀壳体(14)、六通阀的导管(15)、定量环(1501)、导管(16)、流出管(17)、六通阀旋塞部分(18)和流动相进口(26);口径转接头(13)远离分液旋塞壳体(12)另一端连接有导管(16),导管(16)上设有水泵(1601),导管(16)另一端连接有六通阀壳体(14),六通阀壳体(14)外围连接有六通阀的导管(15),六通阀的导管(15)上设有定量环(1501),六通阀壳体(14)上连接有流出管(17),六通阀壳体(14)底部连接有六通阀旋塞部分(18),六通阀壳体(14)上远离流出管(17)另一端连接有流动相进口(26);六通阀壳体(14)内开设有若干个端口。
