一種氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種氫氧化鈉濃縮的電滲析裝置；該氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜；所述的耐堿電極、耐堿陰膜、耐堿復合隔板、阻堿陽膜依次排列；該實用新型可對0.01～10％的稀氫氧化鈉進行濃縮至20％以上的均相膜電滲析膜組器；并可以進行經濟、環保的稀氫氧化鈉電滲析濃縮的運行參數。
【專利說明】
一種氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器
技術領域
[0001]本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種氫氧化鈉濃縮的電滲析裝置。
【背景技術】
[0002]我國電滲析技術的研究始于1958年。在60年代初，以國產聚乙烯醇異相膜裝配的小型電滲析裝置便投入海上試驗。1965年，在成昆鐵路上安裝了第一臺苦咸水淡化裝置。1967年聚苯乙烯異相離子交換膜投入生產，為電滲析技術的推廣應用創造了條件。上世紀70年代以后，電滲析技術發展較快，在離子交換膜、隔板、電極等主要裝置部件與本體結構的研究方面都有所創新，裝置在向定型化、標準化發展，在系統工程設計和裝置的運行管理方面也積累了比較豐富的經驗。1976年在上海金山石化建成了日產初級純水6600t的電滲析制水車間，1980年在西沙建成了日產淡水200t的電滲析海水淡化站。我國離子交換膜的年產量穩定在4.0 X 15Hi2，約占世界脫鹽用離子交換膜的1/3。
[0003]但這些電滲析過程都有一個共同點，那就是電滲析膜組器不耐堿不能用于堿的濃縮，或濃縮后的堿濃度很低，不能進行工業化應用。
【實用新型內容】
[0004]針對以上現狀，在前人研究的基礎上，針對電滲析濃縮稀氫氧化鈉的特殊要求，進行了系列研究與開發，經過多方面試驗研究，終于開發出了具有耐強酸強堿、防內漏與防外漏、防漏電的電滲析堿濃縮專用復合隔板，充分解決了許多外在因素的干擾影響，保證運行數據的準確性與重復性;在此基礎上，根據電滲析堿濃縮的要求，繼續對阻堿陽膜、耐堿陰膜、耐堿陽電極、電流密度、流速進行研究與優化，最終開發出可以對稀氫氧化鈉進行濃縮至20%以上濃度的堿濃縮電滲析膜組器。
[0005]本實用新型的主要目的是開發一種可對0.01?10%的稀氫氧化鈉進行濃縮至20%以上的均相膜電滲析膜組器;本實用新型的目的還在于提供一種可以進行經濟、環保的稀氫氧化鈉電滲析濃縮的運行參數。
[0006]本實用新型通過下述技術方案得以實現的:
[0007]—種氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器，包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜;所述的耐堿電極、耐堿陰膜、耐堿復合隔板、阻堿陽膜依次排列；
[0008]所述的耐堿電極為鈦涂鉭鉑釕電極；
[0009 ]所述的耐堿復合隔板為由PP、PTFE制作而成的復合彈性隔板(所述PP、PTFE分別為聚丙烯及聚四氟乙烯)；
[0010]所述的耐堿陰膜采用AHT陰膜；
[0011]所述的阻堿陽膜為以厚度為0.1-0.15毫米的純四氟乙烯膜為底膜，用輻照接枝后，再用含浸法進行制備的陽膜。
[0012]優選地，所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中的鈦涂鉭鉑舒電極包括鈦板、鉑涂層與氧化鉭、氧化釕混合物涂層。
[0013]優選地，所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中的耐堿復合隔板為PP、PTFE復合層。
[0014]優選地，所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中的阻堿陽膜為以厚度為0.1?
0.15_的純四氟乙烯膜為底膜，用輻照接枝后，再用含浸法進行制備的陽膜，所述陽膜的膜電阻為2?4 Ω /cm2，交聯度為70?90 %，膜厚度為0.I?0.16mm。
[0015]具體地，
[0016]—種稀氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器，包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜。其中電極是鈦涂鉭鉑釕電極;隔板是復合彈性隔板，由PP、PTFE制作而成;耐堿陰膜采用全氟接枝陰膜;阻堿陽膜采用ASTOM公司的AHT陰膜。
[0017]—種稀氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中所述的耐堿電極，采用0.5?2毫米厚的鈦板，經超聲清洗、氫氟酸清洗后，再用草酸作表面處理后，用鉑進行底涂，鉑涂層厚度為0.5?2微米。鉑底涂后用氧化鉭、氧化釕進行涂層并燒結，共涂層與燒結十次形成電極表面涂層，其中氧化鉭、氧化釕的質量比例為0.01?10:0.01?3。燒結溫度為700?1000°C，每次燒結時間為I?5小時。
[0018]一種稀氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中所述的耐堿隔板是復合彈性隔板，采用PP、PTFE分批在等離子體室中、高溫、惰性的環境下噴涂一次成型技術制作彈性隔板。在溫度為120?220 °C，先用PP噴涂成隔板的形狀，再用PTFE經離子活化后，在溫度為220?280 °C下把PTFE噴涂至剛才形成的PP隔板上進行共混。離子體的電極采用高頻電容式藕合電極，振動頻率30?50MC，等離子體所用的氧氣純度為99.1?99.8%，PTFE的比例為10%?40%;
[0019]—種稀氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器中所述膜組器包括耐堿陰膜、阻堿陽膜，其中阻堿陽膜為以厚度為0.1?0.15毫米的純四氟乙烯膜為底膜，用輻照接枝后，再用含浸法進行制備的陽膜，控制膜電阻為2?4 Ω/cm2，交聯度為70?90%，膜厚度為0.1?0.16mm。耐堿陰膜采用ASTOM公司的AHT陰膜。使用這些高性能的均相離子交換膜，使濃縮氫氧化鈉的濃度大幅提高，并且耗電少、速度快。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型的氫氧化鈉濃縮電滲析膜組器結構正面示意圖。
[0022]圖2為本實用新型的氫氧化鈉濃縮電滲析膜組器結構側面示意圖。
[0023]標號說明:1、陽極液進口；2、均相耐堿陽膜;3、彈性耐堿隔板;4、均相阻堿陰膜;5、陰極液進口；6、緊固螺栓;7、稀堿進口；8、極液流道板;9、陽極接線柱；10、夾緊鋼板；11、淡液出口； 12、濃堿出口； 13、陰極接線柱；14、濃堿進口； 15、鉑鉭銥電極；16、陽極液出口； 17、陰極液出口。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
[0025]實施例1
[0026]根據圖1、圖2所示原理結構，安裝一臺電滲析稀氫氧化鈉濃縮裝置，包括陽極液進口 I;均相耐堿陽膜2;彈性耐堿隔板3;均相阻堿陰膜4;陰極液進口 5;緊固螺栓6;稀堿進口7 ；極液流道板8;陽極接線柱9;夾緊鋼板1;淡液出口 11;濃堿出口 12;陰極接線柱13;濃堿進口 14;鉑鉭銥電極15;陽極液出口 16;陰極液出口 17;膜組器尺寸采用400*800mm，膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜。其中耐堿電極鉑底涂厚度為I微米，氧化鉭、氧化釕的質量比例為2:5;燒結溫度為800 °C，每次燒結時間為4小時。制作隔板的PP噴涂溫度為160°C，PTFE的噴涂溫度為230°C，離子體電極振動頻率40MC，等離子體所用的氧氣純度為99.5%，PTFE的比例為20% ;阻堿陽膜的膜電阻為3 Ω/cm2，交聯度為80%，膜厚度為
0.12_。耐堿陰膜的采用ASTOM公司的AHT陰膜。
[0027]以含2%氫氧化鈉的稀氫氧化鈉為進水進入電滲析淡室。電滲析電流密度為500A/V，膜面流速為5m/s，電滲析運行水溫為32°C。經電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為0.05 %的氫氧化鈉淡水可以中和排放，濃室的氫氧化鈉濃度為20% ο整個稀氫氧化鈉處理電流效率高達80%，總能耗為4度電/噸稀氫氧化鈉，大幅低于多效蒸發。
[0028]實施例2
[0029]根據圖1、圖2所示原理結構，安裝一臺電滲析稀氫氧化鈉濃縮裝置，裝置的結構銅實施例1;膜組器尺寸采用400*800mm，膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜。其中耐堿電極鉑底涂厚度為1.5微米，氧化鉭、氧化釕的質量比例為2:3;燒結溫度為850°C，每次燒結時間為3小時。制作隔板的PP噴涂溫度為130°C，PTFE的噴涂溫度為220°C，離子體電極振動頻率30MC，等離子體所用的氧氣純度為99.5%，PTFE的比例為30% ;阻堿陽膜的膜電阻為3.5 Ω/cm2，交聯度為85%，膜厚度為0.12mm。耐堿陰膜的采用ASTOM公司的AHT陰膜。
[0030]以含I%氫氧化鈉的稀氫氧化鈉為進水進入電滲析淡室。電滲析電流密度為400A/m2，膜面流速為5m/s，電滲析運行水溫為35 °C。經電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為
0.05%的氫氧化鈉淡水可以中和排放，濃室的氫氧化鈉濃度為20% ο整個稀氫氧化鈉處理電流效率高達80%，總能耗為5度電/噸稀氫氧化鈉，大幅低于多效蒸發。
[0031]實施例3
[0032]根據圖1、圖2所示原理結構，安裝一臺電滲析稀氫氧化鈉濃縮裝置，裝置的結構銅實施例1;膜組器尺寸采用600*1200mm，膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜。其中耐堿電極鉑底涂厚度為I微米，氧化鉭、氧化釕的質量比例為3:2;燒結溫度為800°C，每次燒結時間為4小時。制作隔板的PP噴涂溫度為150°C，PTFE的噴涂溫度為210°C，離子體電極振動頻率50MC，等離子體所用的氧氣純度為99.5%，PTFE的比例為40% ;阻堿陽膜的膜電阻為4 Ω /cm2，交聯度為85 %，膜厚度為0.15mm。耐堿陰膜的采用ASTOM公司的AHT陰膜。
[0033]以含2.5%氫氧化鈉的稀氫氧化鈉為進水進入電滲析淡室。電滲析電流密度為600A/V，膜面流速為6m/s，電滲析運行水溫為35°C。經電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為0.05 %的氫氧化鈉淡水可以中和排放，濃室的氫氧化鈉濃度為20 %。整個稀氫氧化鈉處理電流效率高達82%，總能耗為6度電/噸稀氫氧化鈉，大幅低于多效蒸發。
[0034]實施例4
[0035]根據圖1、圖2所示原理結構，安裝一臺電滲析稀氫氧化鈉濃縮裝置，裝置的結構銅實施例1;膜組器尺寸采用600*1200mm，膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜。其中耐堿電極鉑底涂厚度為I微米，氧化鉭、氧化釕的質量比例為5:3;燒結溫度為860°C，每次燒結時間為5小時。制作隔板的PP噴涂溫度為130°C，PTFE的噴涂溫度為250°C，離子體電極振動頻率50MC，等離子體所用的氧氣純度為99.5%，PTFE的比例為20% ;阻堿陽膜的膜電阻為4.5 Ω/cm2，交聯度為80%，膜厚度為0.12mm。耐堿陰膜的采用ASTOM公司的AHT陰膜。
[0036]以含2%氫氧化鈉的稀氫氧化鈉為進水進入電滲析淡室。電滲析電流密度為700A/m2，膜面流速為6m/s，電滲析運行水溫為35°C。經電滲析濃縮運行后，淡室的淡水濃度為
0.05%的氫氧化鈉淡水可以中和排放，濃室的氫氧化鈉濃度為20% ο整個稀氫氧化鈉處理電流效率高達85%，總能耗為3.5度電/噸稀氫氧化鈉，大幅低于多效蒸發。
[0037]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實用新型專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本實用新型專利的保護范圍內。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器，其特征在于:所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器包括耐堿電極、耐堿復合隔板、耐堿陰膜、阻堿陽膜； 所述的耐堿電極、耐堿陰膜、耐堿復合隔板、阻堿陽膜依次排列； 所述的耐堿電極為鈦涂鉭鉑釕電極； 所述的耐堿復合隔板為由PP、PTFE制作而成的復合彈性隔板； 所述的耐堿陰膜采用AHT陰膜； 所述的阻堿陽膜為以厚度為0.1-0.15毫米的純四氟乙烯膜為底膜，用輻照接枝后，再用含浸法進行制備的陽膜。2.根據權利要求1所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器，其特征在于:所述的鈦涂鉭鉑釕電極包括鈦板、鉑涂層與氧化鉭、氧化釕混合物涂層。3.根據權利要求1所述的氫氧化鈉電滲析濃縮膜組器，其特征在于:所述的阻堿陽膜為以厚度為0.1?0.15mm的純四氟乙烯膜為底膜，用輻照接枝后，再用含浸法進行制備的陽膜，所述陽膜的膜電阻為2?4Ω/cm2，交聯度為70?90%，膜厚度為0.1?0.16_。
【文檔編號】B01D61/48GK205550048SQ201521076952
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月21日
【發明人】金可勇, 胡鑒耿, 金水玉, 高從堦
【申請人】杭州水處理技術研究開發中心有限公司