本技术涉及电吸附,尤其是一种三维集流体组件、电吸附模块和水处理系统。
背景技术:
1、电吸附,是利用特殊材料的电吸附能力将水中的盐离子吸附完全,一是可以获得淡水资源,二是可以吸附特定的贵重离子从而达到资源提取的效果。相对于市场存在的其他技术而言,不仅对环境友好,不会产生污染,而且能够特定吸附某种贵重稀缺离子,从而实现溶液中资源提取回收的效果。此外,与反渗透、电渗析和多级闪蒸等技术相比,电吸附技术不需要高电压,高水压和高温度等极端条件,可在温和条件下进行,对设备要求较低。并且,与物理吸附法相比,可以通过加电的方式来对盐离子进行吸附和脱附,不依靠酸解等其他技术,操作简单,避免用酸不会污染环境。
2、现有电吸附手段中,多采用螺旋流道和蛇形流道,对加电效率限制大,电极液不能够充分加电产生电吸附作用。此外,流道的设计限制了电极板内电极液的进入量,同样限制了电吸附效率的提升。泡沫状三维集流体用于电吸附,但其不足之处在于现存泡沫电极无法做到长时间稳定性,泡沫金属电极在长时间电吸附过程中会出现离子溶出现象从而破坏集流体结构,使得集流体变得松软,酥脆,加电性能变差,降低电吸附性能。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中的缺陷,本实用新型提出了一种三维集流体组件,既解决了集流体加电性能差的缺陷,又可以解决三维集流体稳定性差的问题,从而可以实现在高电压高吸附时间下获得长时间优越的离子吸附性能。
2、本实用新型提出的一种三维集流体组件,包括:电极板、三维网状导体和离子交换膜;电极板上设有凹槽,离子交换膜设置在凹槽开口侧,三维网状导体设置在凹槽内,离子交换膜与电极板相互配合以夹持三维网状导体;电极板上设有与凹槽连通的进液口和出液口。
3、优选的,还包括电极液密封垫,电极液密封垫夹持在电极板和离子交换膜之间;
4、优选的,电极板上还设有接线端子,接线端子从电极板垂直于离子交换膜的平面伸出;进液口和出液口均设置在电极板平行于离子交换膜的平面上。
5、优选的,三维网状导体采用三维钛网。
6、优选的,三维网状导体由多张网格片堆叠形成,相邻网格片的网格拓扑方向互相交叉成a度角,30°≤a≤60°。
7、本实用新型还提出了一种电吸附模块和水处理系统,对上述的三维集流体组件进行应用,可大大提高电吸附效率和污水脱盐效率。
8、本实用新型提出的一种电吸附模块,包括第一保护板、第一集流体、水流道板、第二集流体和第二保护板;
9、第一集流体和第二集流体均采用所述的三维集流体组件,且第一集流体的离子交换膜为阴离子交换膜,第二集流体的离子交换膜为阳离子交换膜;
10、第一保护板配合水流道板夹持第一集流体,第二保护板配合水流道板夹持第二集流体,第一集流体中的阴离子交换膜和第二集流体中的阳离子交换膜相对设置;水流道板配合阴离子交换膜和阳离子交换膜形成水流腔,水流道板上设有与水流腔相连通的进水口和出水口。
11、优选的,阴离子交换膜与水流道板之间夹持有水密封垫,阳离子交换膜与水流道板之间夹持有水密封垫。
12、优选的,第一集流体伸出的接线端子和第二集流体伸出的接线端子均抵靠水流道板且位于水流道板同一侧。
13、优选的,水流道板两侧分别设有台阶槽,第一集流体和第二集流体分别设置在两个台阶槽内;第一集流体的电极板上的进液口处设有相连通的第一进液端子,第一集流体的电极板上的出液口处设有相连通的第一出液端子;第二集流体的电极板上的进液口处设有相连通的第二进液端子,第二集流体的电极板上的出液口处设有相连通的第二出液端子;第一进液端子和第一出液端子穿过第一保护板,第二进液端子和第二出液端子穿过第二保护板。
14、优选的,还包括多个螺纹紧固件,多个螺纹紧固件依次穿过第一保护板、第一集流体的电极板、第一集流体的电极液密封垫、阴离子交换膜、水流道板、阳离子交换膜、第二集流体的电极液密封垫、第二集流体的电极板和第二保护板进行紧固连接。
15、本实用新型提出的一种水处理系统,还包括电极液存储器和补给水存储器;电极液存储器分别连通第一进液端子和第一出液端子以形成第一电极液循环回路,电极液存储器还分别连通第二进液端子和第二出液端子以形成第二电极液循环回路,第一电极液循环回路和第二电极液循环回路上均设有电极液循环泵;补给水存储器分别连接进水口和出水口,补给水存储器和水流腔形成水循环回路,且水循环回路上设有水泵。
16、本实用新型的优点在于:
17、(1)本实用新型提出的三维集流体组件,电极板内嵌有三维网状导体,使得集流体对电极液的电传输面积增大,电极液产生的电吸附能力增强,从而提高了电吸附的离子吸附能力。
18、(2)本实用新型提供的三维集流体组件,制备简单,容易操作,性能优越,工艺成本较低,具有广阔的发展前景。
19、(3)三维网状导体具体采用三维钛网,利用钛基金属在电吸附过程中不易溶出,集流体结构稳定性强的优点,进一步保证了集流体的稳定性。
20、(4)钛基金属在电吸附过程中不易溶出,集流体结构稳定性强的优点
21、(5)本实用新型提出的电吸附模块中,三维网状导体利用多层二维平面网状导体堆叠,将网孔进行错位从而构成泡沫状的三维集流体,使得电极液穿过集流体时形成紊流,集流体对电极液的加电性能加强,提升电吸附模块的盐离子吸附能力。
22、(6)本实用新型提供的水处理系统,采用本实用新型提供的电吸附模块,保证了对水处理腔中补给水的处理效率。
1.一种三维集流体组件,其特征在于,包括:电极板(100)、三维网状导体(102)和离子交换膜;电极板(100)上设有凹槽,离子交换膜设置在凹槽开口侧,三维网状导体(102)设置在凹槽内,离子交换膜与电极板(100)相互配合以夹持三维网状导体(102);电极板(100)上设有与凹槽连通的进液口和出液口。
2.如权利要求1所述的三维集流体组件,其特征在于,还包括电极液密封垫(103),电极液密封垫(103)夹持在电极板(100)和离子交换膜之间;如权利要求1所述的三维集流体组件,其特征在于,电极板(100)上还设有接线端子(104),接线端子(104)从电极板(100)垂直于离子交换膜的平面伸出;进液口和出液口均设置在电极板(100)平行于离子交换膜的平面上。
3.如权利要求1所述的三维集流体组件,其特征在于,三维网状导体采用三维钛网。
4.如权利要求1所述的三维集流体组件,其特征在于,三维网状导体(102)由多张网格片堆叠形成,相邻网格片的网格拓扑方向互相交叉成a度角,30°≤a≤60°。
5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的三维集流体组件的电吸附模块,其特征在于,包括第一保护板(1)、第一集流体(2)、水流道板(3)、第二集流体(4)和第二保护板(5);
6.如权利要求5所述的电吸附模块,其特征在于,阴离子交换膜(101a)与水流道板(3)之间夹持有水密封垫(6),阳离子交换膜(101b)与水流道板(3)之间夹持有水密封垫(6)。
7.如权利要求6所述的电吸附模块,其特征在于,第一集流体(2)伸出的接线端子(104)和第二集流体(4)伸出的接线端子(104)均抵靠水流道板(3)且位于水流道板(3)同一侧。
8.如权利要求5所述的电吸附模块,其特征在于,水流道板(3)两侧分别设有台阶槽,第一集流体(2)和第二集流体(4)分别设置在两个台阶槽内;第一集流体(2)的电极板上的进液口处设有相连通的第一进液端子,第一集流体(2)的电极板上的出液口处设有相连通的第一出液端子;第二集流体(4)的电极板上的进液口处设有相连通的第二进液端子,第二集流体(4)的电极板上的出液口处设有相连通的第二出液端子;第一进液端子和第一出液端子穿过第一保护板(1),第二进液端子和第二出液端子穿过第二保护板(5)。
9.如权利要求5所述的电吸附模块,其特征在于,还包括多个螺纹紧固件,多个螺纹紧固件依次穿过第一保护板(1)、第一集流体(2)的电极板、第一集流体(2)的电极液密封垫、阴离子交换膜(101a)、水流道板(3)、阳离子交换膜(101b)、第二集流体(4)的电极液密封垫、第二集流体(4)的电极板和第二保护板(5)进行紧固连接。
10.一种采用如权利要求9所述的电吸附模块的水处理系统,其特征在于,还包括电极液存储器和补给水存储器;电极液存储器分别连通第一进液端子和第一出液端子以形成第一电极液循环回路,电极液存储器还分别连通第二进液端子和第二出液端子以形成第二电极液循环回路,第一电极液循环回路和第二电极液循环回路上均设有电极液循环泵;补给水存储器分别连接进水口和出水口,补给水存储器和水流腔形成水循环回路,且水循环回路上设有水泵。
