一种电渗析保护用电过滤器及去除含盐废水中负电性胶体、微粒的方法

摘要

本发明涉及一种电渗析保护用电过滤器及去除含盐废水中负电性胶体、微粒的方法。在负极板和正极板之间按阴离子交换膜、隔板网、阴离子交换膜的次序交替排列组成电过滤器水流通道，经夹紧装置夹紧后组成电过滤器。当含有负电性胶体、微粒的含盐废水进入电过滤器后，在正负极板加直流电，含盐废水中的负电性胶体、微粒在电场作用下向阴离子交换膜迁移，在迁移过程中受到阴离子交换膜阻隔，附着于膜表面或嵌入膜内孔道中，从而去除含盐废水中的负电性胶体、微粒。经电过滤器吸附处理后的废水进入后续电渗析设备进行脱盐操作，可降低电渗析设备阴膜的污染程度，保证电渗析设备长期稳定运行，提高电渗析设备的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及水处理和含盐废水浓缩技术领域，更具体涉及一种通过电场去 除含盐废水中对电渗析脱盐装置稳定运行有严重危害的负电性胶体、微粒及负 电性大分子的电渗析保护用电过滤器及方法。

背景技术

随着传统电渗析技术的发展，以及社会对水资源利用率的要求，电渗析技 术在工业废水处理领域，特别是高盐污水处理及污水“零排放”方面显示了其 独特优势。但在电渗析设备长期运行中，由于工业废水中成分复杂，电渗析膜 特别是阴膜的污染问题成为制约电渗析技术更广泛应用的一个瓶颈。

电渗析器是由阴、阳离子交换膜、隔板网、电极、夹紧装置和直流电源等 五部分组成。在外加电场作用下，水中离子在溶液中定向移动，利用离子交换 膜的选择透过性，实现溶液的浓缩、淡化和提纯。

用于污水处理的电渗析装置连续运行一段时间后，会出现离子交换膜表面 及内部被堵塞，引起膜电阻增大，能耗上升，流道压降增大，脱盐下降，这种 现象称为膜污染，污染达到一定程度时，装置不能正常运行。因而研究离子交 换膜的污染规律，建立起有效地缓解和清除膜污染的措施，是解决电渗析技术 更广泛应用的一个关键问题。

电渗析设备的工作原理决定了电渗析器阳膜的污染方式主要是结垢，而电 渗析阴膜的污染主要是水中负电性的胶体、微粒和一些负电性大分子在电场的 作用下或吸附于阴膜表面或嵌入在阴膜内部孔道造成的阴膜污堵，其现象是造 成电渗析阴膜脱盐率下降、电阻升高、能耗加大，流道压降升高，严重时导致 电渗析脱盐装置瘫痪。因而，有效去除电渗析进水中负电性的胶体、微粒和一 些负电性大分子是保证电渗析稳定运行的重要因素之一。

目前，关于防止电渗析膜污染的措施，主要包括以下5个方面。

1、频繁倒极；

2、用脉冲电代替直流电；

3、严格控制进水中胶体或有机物含量；

4、加大隔室厚度，并向隔室内导入空气起到搅拌和清洗作用；

5、在溶液中添加药剂，与结垢性离子相互作用。

上述措施绝大部分是针对防止电渗析阳膜污染，只有第3条“严格控制进 水中胶体或有机物含量”是针对防止电渗析阴膜污染，但未给出具体方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电渗析保护用电过滤器及利用该电过滤器去除 含盐废水中对电渗析脱盐装置正常运行有危害的负电性胶体、微粒及负电性大 分子的低运行成本方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种电渗析保护用电过滤器，所述电过滤器由 阴离子交换膜、隔板网、电极、夹紧装置及直流电源组成；

在负极板和正极板之间，由阴离子交换膜和隔板网交替排列组成电过滤器 水流通道，经夹紧装置夹紧后组成电过滤器。

本发明所述的夹紧装置可由本领域技术人员从现有技术中获知，在具体实 施时，可参考电渗析器中的夹紧装置来设计。

所述电渗析保护用电过滤器可用于实现去除含盐废水中负电性的大分子、 胶体及微粒的目的，避免后续电渗析设备的阴膜污染。

所述隔板网采用高电阻率热塑性材料，选自聚丙烯、聚碳酸酯或聚碳酸酯 与乙烯醋酸乙烯共聚物。

所述隔板网采用矩形结构，两侧为密封边，底端设网状直通式进水流道， 与电过滤器底部的进水布水槽相连；顶部设网状直通式出水流道，与电过滤器 顶部的出水汇流槽相连。所述隔板网具有高效混流效果结构，同时具有良好的 密封功能。

所述阴离子交换膜选自异相阴离子交换膜、半均相阴离子交换膜或均相阴 离子交换膜中的一种。

所述阴离子交换膜采用电渗析脱盐装置中替换下来的旧膜，以实现电渗析 膜的重复利用，减少对环境的污染。

本发明的目的之二是提供一种利用如上所述的电过滤器去除含盐废水中负 电性胶体、微粒的方法，

当含有负电性胶体、微粒的含盐废水进入电过滤器后，在正负极板加直流 电，含盐废水中的负电性胶体、微粒在电场作用下向阴离子交换膜迁移，在迁 移过程中受到阴离子交换膜阻隔，附着于膜表面或嵌入膜内孔道中，从而去除 含盐废水中的负电性胶体、微粒。

所述含盐废水为经降硬、除浊等预处理后的低硬度水。

当电过滤器吸附饱和后，电极倒换并通入氢氧化钠水溶液对电过滤器进行 反洗再生后，继续使用。

所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1～1mol/L。

本发明的目的之三在于提供一种利用上所述的电过滤器对来水进行预处 理，从而保障电渗析长期稳定运行的方法，含盐废水首先经电过滤器吸附处理 后，去除其中的负电性胶体、微粒及负电性大分子，然后进入后续电渗析设备 进行脱盐操作。

经电过滤器吸附处理后的废水进入后续电渗析设备进行脱盐操作，可降低 电渗析设备阴膜的污染程度，保证电渗析设备长期稳定运行。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明根据电渗析阴膜的污染机理，在电场作用下，利用阴离子交换膜 对进水中危害电渗析正常运行的负电性胶体、微粒和大分子进行有效吸附、去 除；

2）本发明所述电过滤器去除的负电性胶体、微粒和大分子几乎都会污染电 渗析阴膜，而不能被电过滤器去除的物质几乎不会造成电渗析阴膜污染，具有 很高的选择性及吸附率；

3）本发明可以利用电渗析脱盐装置中替换下来的旧膜，实现旧膜的二次利 用，有利于环境保护；

4）本发明处理的含盐废水包括石化工业排污水、煤化工焦化废水和含油废 水等。

附图说明

图1是本发明所述的电渗析保护用电过滤器的结构示意图。

其中：1-阴离子交换膜；2-隔板网；3-负极板；4-正极板；5-含盐废水；6- 产水。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子， 并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限 制性的实施例如下：

如图1所示，一种电渗析保护用电过滤器，所述电过滤器由阴离子交换膜1、 隔板网2、电极、夹紧装置及直流电源组成；

在负极板3和正极板4之间，由阴离子交换膜和隔板网交替排列组成电过 滤器水流通道，经夹紧装置夹紧后组成电过滤器。

所述隔板网采用高电阻率热塑性材料，选自聚丙烯、聚碳酸酯或聚碳酸酯 与乙烯醋酸乙烯共聚物。

所述隔板网采用矩形结构，两侧为密封边，底端设网状直通式进水流道， 与电过滤器底部的进水布水槽相连；顶部设网状直通式出水流道，与电过滤器 顶部的出水汇流槽相连。

所述阴离子交换膜选自异相阴离子交换膜、半均相阴离子交换膜或均相阴 离子交换膜中的一种。

所述阴离子交换膜可以采用电渗析脱盐装置替换下来的旧膜。

一种利用上述的电过滤器去除含盐废水中负电性胶体、微粒的方法，当含 有负电性胶体、微粒的含盐废水5进入电过滤器后，在正负极板加直流电，含 盐废水5中的负电性胶体、微粒在电场作用下向阴离子交换膜迁移，在迁移过 程中受到阴离子交换膜阻隔，附着于膜表面或嵌入膜内孔道中，从而去除含盐 废水5中的负电性胶体、微粒，获得产水6。

所述含盐废水5为经降硬、除浊等预处理后的低硬度水。

电过滤器吸附饱和后，电极倒换并通入氢氧化钠水溶液对电过滤器进行反 洗再生。

所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.1～1mol/L。

一种利用上述的电过滤器进行电渗析的方法，含盐废水首先经电过滤器吸 附处理后，去除其中的负电性胶体、微粒及负电性大分子，然后进入后续电渗 析设备进行脱盐操作。

具体实施例1

石化工业中的循环水排污水经除硬、除浊等预处理后出水，经泵提升进入 本发明的电过滤器，连续运行。通过流量计调节流速，并通过调节电压和电流 控制COD去除效果。电过滤器的进水流量为1m³/h，施加电压为30V，显示电 流为8A，每隔1小时取样检测。处理前后水质指标见表1所示。从表1的结果 可以看出，经过该电过滤器处理后水中COD含量明显降低，平均去除率为26%， 最高可达51.0%。

表1经电过滤器处理后的COD情况

具体实施例2

煤化工焦化企业的循环水排污水经除硬、除浊等预处理后出水，经增压泵 提升进入本发明的电过滤器，连续运行。通过流量计调节流速，并通过调节电 压和电流控制COD去除效果。电过滤器的进水流量为1m³/h，施加电压为35V， 显示电流为10A，每隔1小时取样检测。处理前后水质指标见表2所示。从表2 的结果可以看出，经过该电过滤器处理后水中COD含量明显降低，平均去除率 为35.4%，最高可达38.5%。

表2经电过滤器处理后的COD情况

对比实施例3

采用石化工业中经除浊、除硬等预处理后的循环水排污水作为原水，采用 两台同型号电渗析器A、B组成两套系统，一套为本发明电过滤器+电渗析器A， 另一套为电渗析器B，通过测定运行过程中膜堆压力降判定电渗析阴膜污染程 度，进行比较试验。

两台电渗析器初始压差测定：原水经泵提升后分两路进入电渗析器A和B， 保持进水流量稳定在1m³/h，然后加恒压30V，测得电渗析器A、B进出口两端 压降分别为3.35kpa和3.57kpa。

电渗析器A、B共用一台直流稳压电源，采用恒压操作，并采用浓水加酸方 式，调节浓水pH值在4～6之间，预防电渗析器阳膜结垢。原水经泵提升后分两 路进入上述实验装置，保持进水流量稳定在1m³/h，电过滤器施加电压为30V， 显示电流为8A，保持电过滤器所加电压稳定，连续运行。然后通过分别检测A、 B两台电渗析器进出水压差，进出水压差大者，说明电渗析器流道污堵严重，从 而判断电渗析器流道及阴膜污堵程度。

表3不同操作时间电渗析器进出口压差

对比实施例4

采用生化制糖过程中的含糖原液，用两台同型号电渗析器A、B组成两套系 统，一套为本发明电过滤器+电渗析器A，另一套为电渗析器B，通过测定运行 过程中膜堆压力降判定电渗析阴膜污染程度，进行比较试验。

两台电渗析器初始压差测定：原水经泵提升后分两路进入电渗析器A和B， 保持进液流量稳定在0.6m³/h，然后加恒压30V，测得电渗析器A、B进出口两 端压降分别为6.55kpa和6.69kpa。

电渗析器A、B共用一台直流稳压电源，采用恒压操作。原液经泵提升后分 两路进入上述实验装置，保持进水流量稳定在0.6m³/h，电过滤器施加电压为 30V，显示电流为7.2A，保持电过滤器所加电压稳定，连续运行。然后通过分 别检测A、B两台电渗析器进出水压差，进出水压差大者，说明电渗析器流道污 堵严重，从而判断电渗析器流道及阴膜污堵程度。

表4不同操作时间电渗析器进出口压差

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及方 法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及方法，即不意味着本发明必须 依赖上述详细结构特征以及方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了， 对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、 具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施 方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进 行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重 复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不 违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。