專利名稱：電滲析設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電滲析設(shè)備和在該設(shè)備內(nèi)使用的隔板，具體說，本發(fā)明涉及的電滲析設(shè)備基本沒有中間隔室和外漏，在一定的電流密度，高水平鹽的轉(zhuǎn)化／回收，和低壓力降下操作，同時(shí)減少循環(huán)泵送的需要和多級(jí)數(shù)。
本發(fā)明適用于電滲析(“ED”)設(shè)備的用途，該設(shè)備含有單極或雙極離子交換膜，該設(shè)備特別適用于用直流電流驅(qū)動(dòng)力從稀鹽液體中生產(chǎn)濃縮酸，堿和鹽。
這種設(shè)備通常使用離子交換膜分離，濃縮和輸送在水溶液中存在的離子。由直流電流力驅(qū)動(dòng)電滲析操作。
許多出版物和專利描述了該膜技術(shù)和在該工藝中使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)中使用的零部件，鑒別提供信息的主要出版物是-U．S．Department of Energy Report on“膜分離系統(tǒng)-研究評(píng)估(MembranSeparation Systems-A research needs Assessment”；電滲析第8章，1990年4月，DOE／ER／30133-HT；-“工業(yè)膜技術(shù)手冊“Ed．by M．c．Porter．第8章，Noyes出版，1990；-“電滲析水分解技術(shù)”by K．N．Mani；J．Membrane Sci．，(1991)，58，117-138；-U．S．5，240，579；4，871，431；4，863，596；4，786，393；4，737，260；4，707，240；4，569，747；4，319，978；4，303，493；4，226，688；4，172，779；4，067，794；3，993，517；3，985，636；3，878，086和3，679，059；一電滲析組件含有在它的二端為供給電流輸入量的陽電極和陰電極。在上述陽極和陰極間安裝的是以面對(duì)面接觸的牢固安裝在一起的串聯(lián)的膜和隔離件(隔板)，上述的安裝象一板框過濾壓榨機(jī)。為了保證該裝置長期可靠，通過使用的一組膜和單獨(dú)的液體環(huán)路用水力原理使電極室與主要的工藝單元隔離。
在工業(yè)裝置中，主要工藝單元包括許多單元室，例如50-250個(gè)。每個(gè)這些單元室包括離子交換膜和溶液隔室。在每個(gè)隔板內(nèi)含有每個(gè)溶液隔室，隔板可由例如聚乙烯塑料制成，其厚度為0．5-5mm。這些隔板分開膜并根據(jù)需要提供在邊角和其它區(qū)域的足夠的密封。隔板還提供對(duì)鄰接膜的支撐并能使液流進(jìn)入和排出溶液隔室。
每個(gè)膜含有在隔板內(nèi)切出的歧管孔和“液口(ports)”，該液口從歧管孔延伸至隔板中的溶液隔室。歧管孔和電滲析組件膜成一直線排列，形成能輸送每個(gè)工藝液流經(jīng)液口進(jìn)入和排出每個(gè)溶液隔室的通路。
電滲析組件內(nèi)的單元室可以改變形式和大小。例如開始在該室的端部為陽極，第一種形式的單元室包括一陽離子膜，一稀的或供料隔室，一陰離子膜和一濃縮的或產(chǎn)品隔室。這些隔室形成單元用于鹽水溶液的脫鹽和鹽的回收和生產(chǎn)。這些單元稱為”標(biāo)準(zhǔn)電滲析濃縮或淡化室“。
第二種形式的單元室包括一雙極膜，一供料或鹽／酸隔室，其中供料例如鈉鹽或有機(jī)酸被由雙極膜產(chǎn)生的H+離子酸化，陽離子膜輸送鈉離子，堿和產(chǎn)品隔室內(nèi)的鈉離子和由雙極膜產(chǎn)生的OH-離子結(jié)合形成氫氧化鈉(堿)。這種單元室稱為“二隔室陽離子室”。
第三種形式的單元室包括一雙極膜，一產(chǎn)品或酸室，一陰離子膜和供料或鹽／堿隔室。這種單元稱為“二隔室陰離子室”，可用于堿化銨鹽溶液以產(chǎn)生酸產(chǎn)品和富氨堿溶液。
還有一種形式的單元室，包括一供料或鹽室，一陽離子膜，一堿室，一雙極膜，一酸室和陰離子膜。這種單元稱為“三隔室雙極室，可以用于轉(zhuǎn)變鹽，例如將氯化鈉轉(zhuǎn)變成為氫氧化鈉和氫氯酸。
單元室含有三個(gè)以上的膜和三個(gè)以上的隔室是公知的。除了電極漂洗回路，二隔室處理二工藝流，三隔室處理三工藝流等。當(dāng)直流電通過電滲析組件的中心(“有效”)區(qū)域，在溶液中的離子沿著電流方向移動(dòng)。陽離子穿過陽離子膜并向陰極或負(fù)電極移動(dòng)，而陰離子穿過陰離子膜并向陽極或正極移動(dòng)。如果雙極膜配置在電滲析組件內(nèi)，其陽離子側(cè)面對(duì)陰極，直流電流輸入在膜的交界面加速分解水。其結(jié)果，氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-)分別在陰極側(cè)和陽極側(cè)濃縮。取決于室的構(gòu)型和工藝配置，最后結(jié)果是稀液流的鹽或貧化的鹽液濃縮了或鹽轉(zhuǎn)化成為它的酸和堿成分。
特定離子交換膜的性能包括其配置和供料液流的充分的預(yù)處理(例如PH調(diào)節(jié)，過濾等)對(duì)于連續(xù)操作電滲析工藝是重要的，同等重要的方面是在隔板和分離件內(nèi)的液流的流動(dòng)和分布。
工業(yè)上通常使用的二個(gè)主要的電滲析設(shè)計(jì)稱為“層流(sheet flow)”和“湍流(tortuous flow)”。
層流隔離件的實(shí)例是由Asahi Glass，Tokuyama Soda和由Aqualytics，adivision of Graver Water銷售的產(chǎn)品。有效面積通常為整個(gè)隔板面積的50-85％以上，從而達(dá)到最大程度利用膜。這個(gè)有效面積是對(duì)流體和帶電流開孔的。膜自身由非編織網(wǎng)狀材料支撐，其整個(gè)厚度同隔板的厚度大致一樣。在有效面積網(wǎng)還分布流體。為了進(jìn)一步確保均勻的流體分布穿過有效面積的長度和寬度，使用各種供料歧管和液口。在這些傳統(tǒng)的組件中，可考慮的壓力降和膜強(qiáng)度規(guī)定液體表面線速度應(yīng)保持很低，一般為5-10厘米／秒。
試驗(yàn)指明，在許多工業(yè)組件中使用層流設(shè)計(jì)，當(dāng)工藝在高電流密度(＞50mA／cm2)或在較低的液流導(dǎo)電率(＜20ms／cm)時(shí)，在整個(gè)大的斷面上的流體分布存在問題，其它問題還有膜膨脹或起皺，這特別是當(dāng)在供料流體中有沉淀出的微量物質(zhì)時(shí)。還有，在隔板組件中，傳統(tǒng)使用的各種歧管和連接的液口增加了中間隔室的泄漏。
旁路和雜散電流問題使在工藝中效率較差，可能引起隔板的過熱或熔化。這種問題通常限制單元室的數(shù)量大約為100，在此范圍內(nèi)，能夠確保安全串聯(lián)使用，而不要求某種電流中斷結(jié)構(gòu)，該中斷結(jié)構(gòu)位于用高導(dǎo)電溶液或高電流密度操作的工業(yè)組件的電極之間。
由于需要保持在整個(gè)大截面液流動(dòng)區(qū)域必需的線速度，整個(gè)流量比要求的較高。這需要要求使用較大的泵和循環(huán)貯罐。如果機(jī)械強(qiáng)度差(20-45psi爆破強(qiáng)度)，現(xiàn)有膜在大有效面積內(nèi)支撐較差。由于在供料液流中壓力變化，經(jīng)長期操作，它們?nèi)菀讚p壞和破裂。
Ionics Inc．，使用具有湍流電滲析設(shè)計(jì)的電滲析組件，在該設(shè)計(jì)中使用的隔板具有較長的液體流徑(flow path)。每個(gè)離子流通道十分窄(一般為1-1．5cm)。它們具有在進(jìn)口和出口之間的幾個(gè)180°轉(zhuǎn)彎。離子通道它們本身是在該隔板中形成的簡單的縫隙。膜是機(jī)械剛性結(jié)構(gòu)以防止它們塌陷并造成液口阻塞。
為了克服與低導(dǎo)電性供料有關(guān)的極化問題，使用較高的線性液流速度，一般為30-50厘米／秒。在這個(gè)組件中有高壓力降(高達(dá)3-6巴，與層流組件0．5-2巴比較)。因此，用于湍流組件的傳統(tǒng)膜具有的厚度和機(jī)械耐用性，特別是它們具有高電阻，從而使能量消耗增大。
湍流組件適用于在低電流密度(0．1-10mA／cm2)操作的脫鹽用途中，對(duì)于化學(xué)生產(chǎn)應(yīng)用中，例如在三隔室中以高電流密度(30-200mA／cm2)操作，將氯化鈉轉(zhuǎn)變成為苛性蘇打和氫氯酸，當(dāng)使用湍流組件，除了組件的有效面積較小外，產(chǎn)生的熱量和造成的溫度升高是不容許的。這就限制了有效面積的大小，也要求在工業(yè)裝置中使用高數(shù)量的組件和昂貴的維護(hù)費(fèi)用，由于膜的膨脹和皺裂，容易使組件的中間隔室泄漏。
本發(fā)明的一個(gè)目的是為了克服現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的這些和其它的缺陷而改進(jìn)隔板。與層流設(shè)計(jì)比較時(shí)，本發(fā)明隔板的中間隔室?guī)缀醪恍孤诳杀容^的壓力降下提供較高的液流速度，在少量沉淀物質(zhì)存在下具有改進(jìn)性能的較高的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品回收率。
與現(xiàn)有的湍流膜設(shè)計(jì)性能比較，本發(fā)明能利用高性能，但離子交換膜的機(jī)械性能較差。
改進(jìn)的隔板設(shè)計(jì)可用于電滲析操作用于生產(chǎn)和回收化學(xué)物。隔板設(shè)計(jì)特別適用于在大尺寸耐化學(xué)組件中使用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過雙極膜和在它們之間的陽離子和陰離子交換膜確定裝配的組件室。用于電滲析室裝配的隔板具有含一串聯(lián)流徑的有效面積，上述流徑包括由限制器部分連接的一組流徑。有效面積由網(wǎng)狀物覆蓋著和支撐著。歧管孔位于串聯(lián)流徑的端部。一剛性液口位于每個(gè)歧管孔和串聯(lián)流徑的端部之間以提供在含有液口的隔板中歧管和串聯(lián)流徑之間的流體通路。在隔板和膜的組件中，每個(gè)具有的歧管孔與在所有的另外的隔板和膜的對(duì)應(yīng)孔成一直線排列，以形成通過組件的通路。液口連接這些通路到在特定隔板中的有效面積，上述的隔板含有液口。
參照附圖所示的本發(fā)明的實(shí)施例描述本發(fā)明；

圖1是本發(fā)明的用于二隔室電滲析室的隔板和網(wǎng)狀支撐件的平面圖，所述的室?guī)в泻羞B接液流部分、形成蛇形串聯(lián)流徑的含有限制器部分的有效面積。
圖2示出用于三隔室的本發(fā)明的隔板。
圖2(a)是類似發(fā)明的隔板，有液口連接到用于三隔室的中心歧管孔。
圖2(b)是圖2的二塊隔板和圖2(a)的一塊隔板裝配形成三隔室的透視圖。
圖3是本發(fā)明的隔板圖，所述隔板含有位于流徑部分之間以形成蛇行串聯(lián)流徑的液口。
圖4是本發(fā)明的隔板圖，所述隔板有含有二分開的串聯(lián)流徑和二個(gè)分開的歧管孔組的有效面積。
圖5(a)-(e)是示出一些本發(fā)明的液口設(shè)計(jì)透視圖，該液口設(shè)計(jì)可用于本發(fā)明的隔板以形成在歧管孔和串聯(lián)流徑之間的流體通路。
圖6示出帶有二隔室的隔板的有效面積。所述隔板有二個(gè)分開的串聯(lián)流徑連接到普通歧管上。
圖7示出有四蛇行串聯(lián)流徑的二隔室的有效面積的隔板。
圖8是使用本發(fā)明隔板的組件透視圖，所述隔板面對(duì)面被夾持在一起。
圖9是用于二隔室陰離子室的室布置圖。
圖10是方框圖，示出用于試驗(yàn)本發(fā)明電滲析組件的控制電滲析系統(tǒng)圖。
圖11(a)-11(c)示出用于二隔室隔板的一些可能的流徑。
隔板和其它相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行用于化學(xué)回收或轉(zhuǎn)化的電滲析操作。隔板的中心區(qū)域被分成寬度基本相等的2-8個(gè)流徑部分。在轉(zhuǎn)彎處，流徑部分通過液流限制器相互連接，通常形成90°或180°轉(zhuǎn)彎形成蛇行的串聯(lián)流徑。每個(gè)流徑部分通過隔板材料的其寬度為0．5-5厘米的“筋”彼此分開，該筋用于支撐面對(duì)的離子交換膜。該膜和該隔板的周邊具有基本一樣的結(jié)構(gòu)和厚度。
每個(gè)蛇行串聯(lián)流徑有二個(gè)液口以用于液流的液口和出口。串聯(lián)流徑的寬度約為整個(gè)隔板寬度的10-49％。串聯(lián)流徑用適宜的的網(wǎng)狀材料(優(yōu)選非編織的)覆蓋或充填，并有一定的開孔面積(＞50％)用于液體和帶電流的流動(dòng)。生成的路徑與隔板整個(gè)厚度基本相同，隔板和網(wǎng)狀材料對(duì)操作的流體是耐化學(xué)腐蝕的。在流徑中的線性液流速度一般約為7-15厘米／秒。在每個(gè)流徑部分之間的液流限制器可是網(wǎng)狀材料自身；或它可是一個(gè)附加的液口，其限制器的寬度約為總流徑寬度的20-90％。
隔板含有成直線排列的歧管孔，形成通道或?qū)Ч?，用來輸送液體進(jìn)入或排出每個(gè)隔板的外部并提供導(dǎo)管通過用于分布流體到在電滲析組件中的所有并聯(lián)的室的組件。每串聯(lián)流徑每操作流體有二個(gè)歧管孔。
當(dāng)安裝電滲析室時(shí)，隔板自身可由單個(gè)軟材料(例如低密度聚乙烯)構(gòu)成或由包括硬芯(例如聚丙烯)層和在一側(cè)或二側(cè)的較軟的橡膠材料例如苯乙烯-丁二烯橡膠的復(fù)合材料構(gòu)成。用于任何一種流體的隔板基本上是均勻的厚度約為0．5-4mm。
用于不同的工藝流的隔板可有不同的厚度。在隔板中的液口與隔板自身名義上其整個(gè)厚度是一樣的。這些液口具有平的頂表面和底表面，并且具有足夠的剛度以防止它們在使用組件的封閉壓力下塌陷。平的液口表面能夠密封離子交換膜到在液口二側(cè)的隔板上，同時(shí)保持在液口表面之間的適宜的液流通道。液口和網(wǎng)狀材料可以任意適宜的容易控制的方式附著到隔板上。
在電滲析組件中使用隔板，從產(chǎn)品回收率和純度，產(chǎn)品生產(chǎn)率，構(gòu)件的完整性來，降低所要求的循環(huán)流量和降低了因電流分流造成的能量損耗來度量，是改善了工藝性能。這種組件一種改進(jìn)形式是在酸性(例如5-10％硫酸)環(huán)境下使用涂氧化銥的陽極。
圖1示出用于二隔室的一種實(shí)施例的隔板結(jié)構(gòu)。在隔板周邊上的八個(gè)孔(例如H)提供一個(gè)用來將在電滲析組件中的各種隔板和膜排成一行和夾持在一起的構(gòu)件。該隔板具有二個(gè)歧管孔21和23，通過歧管孔第一種液體的工藝供料液流進(jìn)入隔板和從隔板內(nèi)排出。二個(gè)其它的歧管孔22和24提供連接第二工藝流的管系。隔板具有均勻的厚度以保證與鄰接的離子交換膜很好的配合和密封。為了實(shí)現(xiàn)最小的電阻IR功率損耗，隔板一般由薄的材料制成，其厚度通常為0．5-3mm。在圖1中，液體供料流溶液經(jīng)歧管21和液口P1進(jìn)入隔板的有效面積，這里，有效面積包括三個(gè)串聯(lián)連接的形成蛇行流徑的流徑部分26，28，30，雖然在串聯(lián)中可以連接2-8個(gè)流徑部分。圖1中每個(gè)流徑部分的寬度(在這個(gè)特定的實(shí)施例的隔板13″×13″中，寬度為2．875″)約為整個(gè)隔板寬度的22％。路徑應(yīng)當(dāng)足夠?qū)?，以調(diào)節(jié)歧管孔和供料給隔板的液口，并提供在孔之間足夠的空間用于隔板和其它膜之間和在電滲析組件中的隔板的良好密封。由水力條件確定歧管孔的面積，所述的水力條件例如每隔板的液體容積和在給定的組件中面對(duì)面定位中的并聯(lián)隔板的數(shù)量。
另一個(gè)重要的確定因素是流過電滲析組件中的各種歧管的分流電流的量。實(shí)際上，這些分流電流不能用于電滲析工藝，大體上說來是對(duì)工藝無效的。分流電流的量直接涉及到在隔板中總的歧管面積對(duì)有效面積的比。從減少這種無效的觀點(diǎn)出發(fā)，歧管面積在可實(shí)現(xiàn)工藝的前提下，越小越好。
在隔板中的流徑應(yīng)當(dāng)充分的窄，以提供良好的液流分布和使從單個(gè)液口進(jìn)入的液流形成湍流。另外較窄的流徑可改善膜的機(jī)械支撐，因?yàn)?，大量的在邊角和分開流徑部分的筋處的這種留下的隔板材料提供這種支撐。在一定的期限內(nèi)，流徑寬度可為2．5″-12″，優(yōu)選2．5″-10″，一般為隔板寬度的10-49％。太窄的流徑不能使歧管充分的分開，并造成膜使用不良，而太寬的流徑導(dǎo)致液流分布差和許多商購的膜支撐較差。
為了改善流體分布，聚合的網(wǎng)狀材料配置在流徑中。網(wǎng)狀材料的整個(gè)厚度與隔板自身的厚度近似一樣的，優(yōu)選非編織形式的網(wǎng)狀材料。網(wǎng)狀材料必需容許液體自由流動(dòng)和有彈性，網(wǎng)狀材料和隔板由相對(duì)于在電滲析組件中加工的物料具有化學(xué)穩(wěn)定性的聚合物制成。適宜的材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯。適宜的網(wǎng)狀材料是從Nalle Plastics和Applied ExtrusionTechnology商購的。一般網(wǎng)的密度是8-16股／英寸。優(yōu)選的密度是10-12股／英寸。在流徑中溶液的表面線速度是7-20厘米／秒。優(yōu)選7-15厘米／秒。
大容量的電流輸入到電滲析組件上將轉(zhuǎn)變成熱，使工藝液流的溫度升高，特別是在組件的出口。為了機(jī)械的完整性和膜的穩(wěn)定性，整個(gè)的溫度升高應(yīng)限制在約為20℃。通過施加的電流密度和有效膜面積，組件元件(膜和溶液室)的電阻，工藝液流的數(shù)量和它們的液體流量比來確定溫度升高。這些因素和流徑部分的寬度和長度結(jié)合確定在電滲析組件中串聯(lián)連接的流徑部分的數(shù)量。例如四流徑部分能夠安全的串聯(lián)連接用于二隔室組件，其中使用0．75mm厚的隔板，在單元室中的電壓為3．5V時(shí)電流密度為100mA／cm2，液流的線速度為10cm／sec，路徑長度為34″(86cm)，路徑寬度為9．5″(24cm)。
每個(gè)流徑部分通過在隔板原材料上切割形成的筋32，34相互分開，因此其厚度與整個(gè)隔板的厚度是一樣的。筋應(yīng)充分寬以提供對(duì)鄰接的膜足夠的支撐和密封以及分開每個(gè)流徑部分。而筋又應(yīng)保持窄一些以使膜面積利用最大。筋的寬度可為0．25-4cm，優(yōu)選1-2．5cm。
在圖1中的每個(gè)流徑部分26，28，30彼此是一個(gè)跟著一個(gè)配置，并且彼此通過液流限制器部分36，38連接。實(shí)際上，這些限制器部分是附加的或是第二液口，優(yōu)選用與在流徑本身使用的一樣的網(wǎng)狀材料充填。另一方面，可使用較密的網(wǎng)狀材料(例如12-30股／英)或提供與液口P1相同設(shè)計(jì)的液口。
限制器部分36，38的寬度可是流徑部分寬度的20-90％，優(yōu)選流徑寬度的30-50％。液流限制器部分36，38的長度與筋32，34的寬度一樣，但一般稍短一些或稍長一些。因?yàn)橄拗破鞑糠值膶挾刃∮诹鲝讲糠值膶挾?，所以，提高液體的速度通過限制器。這意味著液流帶著激烈的湍流流入下一個(gè)液流中并攪拌在這部分的液流。因此，作為第二液口，設(shè)計(jì)的限制器能保證在每個(gè)流徑部分內(nèi)良好的液流分布，并消除了在流徑內(nèi)的死角。限制器的形狀可如圖1-4中示出的是矩形的，不規(guī)則四邊形的，漸收縮形的或最佳壓力恢復(fù)型的雙文丘里V形的。
在循環(huán)通過串聯(lián)連接的流徑部分26，28，30后，工藝溶液通過液口P2和歧管孔23排出。
優(yōu)選液口P1和P2是一樣的設(shè)計(jì)，適宜設(shè)計(jì)的一些實(shí)例示于圖5(a)-5(e)。液口的頂和底是平面。液口是具有充分剛性的材料制成，以避免它們的內(nèi)部的液流通道在組件封閉的壓力下塌陷，作為環(huán)繞液口隔板材料，該液口應(yīng)能夠容易對(duì)著鄰接的膜密封。取決于特定的設(shè)計(jì)，液口可以是由幾層材料形成的復(fù)合材料；或液口可由單片材料制成。最后整個(gè)液口的厚度大致是一樣的，但是其剛性比隔板較大些。
詳細(xì)說來，圖5示出的液口由單片材料40例如聚丙烯或聚四氟乙烯制成的，帶有在整個(gè)通過處延伸的許多環(huán)形孔42，以提供液體流從歧管孔到串聯(lián)流徑流動(dòng)的通道。圖5(b)示出液口設(shè)計(jì)類似于圖5(a)，但帶有軟的外表面44，46以改進(jìn)與離子交換膜的表面密封。這些較軟的層對(duì)化學(xué)操作是穩(wěn)定的。它們可是例如低密度的聚乙烯或苯乙烯-丁二烯橡膠這樣的材料。
圖5(c)示出的液口設(shè)計(jì)具有在中心部分50為方形的或矩形通道48。這種液口通過在片狀塑料52中切出串聯(lián)通道的槽很容易形成，該槽大約是隔板厚度的一半，切出該槽成近似液口長度部分，并且表面偶合成矩形通道。如果需要，二半可粘合或焊接在一起。應(yīng)當(dāng)注意的是應(yīng)保證成形構(gòu)件的壁厚足夠，以提供所要求的液口的剛性。
圖5(d)示出的液口具有復(fù)合結(jié)構(gòu)。這里，非編織網(wǎng)狀材料片(優(yōu)選網(wǎng)的密度高于在流徑中使用的密度)被夾在二層聚合物之間，所述的聚合物例如是聚丙烯或聚四氟乙烯。較高的網(wǎng)密度能使液流通過限制器時(shí)流速較快，以在下一個(gè)液體流動(dòng)部分形成湍流從而保證良好的液流分布。同時(shí)較高的網(wǎng)密度還為頂和底表面提供較好的剛性支撐。為提供足夠的剛性。所使用的用于頂和底表面的聚合物呈膜狀，其厚度為0．005″-0．01″。圖5(e)是由多層聚合物膜和非編織網(wǎng)狀膜材料制成的一復(fù)合結(jié)構(gòu)的液口。這種液口適用于較厚的隔板。
在圖5(c)，5(d)，和5(e)中示出的復(fù)合結(jié)構(gòu)的液口可具有如圖5(b)所示的較軟的頂和底層。其它適宜的設(shè)計(jì)可通過本領(lǐng)域的專業(yè)人員鑒別。
圖2示出用于三隔室電滲析組件的隔板55。除了添加了二個(gè)歧管孔56，58以用于整個(gè)三工藝流外，其結(jié)構(gòu)類似于圖1的隔板。
圖2(a)示出相同的隔板59，但其帶有的液口P3，P4與中間歧管孔56，58連接。如上述，這是“不同的”隔板。同樣如上述，圖2(a)中的歧管孔21，22，23，24不連接到串聯(lián)流徑上。代替的是，如圖2所示，它們對(duì)下游的隔板提供導(dǎo)管。對(duì)于圖2(b)中裝配的三隔室，所提供的一種隔板如圖2(a)，二種隔板62，64如圖2所示，它們(62)中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)180°以形成第三工藝環(huán)路。
圖3示出的隔板70類似于隔板55，59，但添加了制成的液口P5，P6，其位于流徑部分之間并提供了在流徑部分之間的液流限制器功能。這些液口不同于液口P1和P2那樣可是任意液流的分布機(jī)構(gòu)并且與隔板自身一樣的整體厚度。它們可是如液口P1和P2一樣的設(shè)計(jì)(圖5(a)-5(e))或可是例如致密的非編織網(wǎng)一樣的其它設(shè)計(jì)，在一熱塑性塑料或熱固性聚合物等構(gòu)件上切出一組并聯(lián)的通道。
圖4，6和7示出帶有多個(gè)串聯(lián)流徑的各種結(jié)構(gòu)的隔板。這些結(jié)構(gòu)特別適用于大容量的應(yīng)用中，要求的隔板為1m×1m或更大。實(shí)際上，該結(jié)構(gòu)已被做成隔板中的標(biāo)準(zhǔn)化組件。
圖4示出二隔室隔板72，具有二個(gè)蛇行串聯(lián)流徑74，76，每個(gè)分別具有四個(gè)串聯(lián)連接的液流部分通道74-78和82-86。分別的，總的有八個(gè)歧管孔88-94和96-102，與4個(gè)液口P7-P10一起被用于供給供料流并從電滲析組件中排出產(chǎn)品。這種布置容許隔板的二個(gè)部分74，76或并聯(lián)操作，或以二個(gè)分開的和獨(dú)立的段操作。
圖11(a)-11(c)示出在二隔室例如在圖4示出的一些可能的流徑。圖11(a)示出二步驟74，76的并聯(lián)連接。在二串聯(lián)液流徑74-76中有酸(A)流和鹽／堿(s／b)106液流。共流的液流提供最小的工藝液流之間的壓差，所以在離子交換膜上的應(yīng)力最小。
該A流和S／B液流108，110(圖11(B))是逆流的。這些逆流布置提供一種在液流和一定的應(yīng)用之間極好的壓力匹配，可產(chǎn)生較高的生產(chǎn)效率。
圖11(c)示出帶有并流的二液流112，114的流動(dòng)的串聯(lián)連接的二個(gè)段74，76。這種工藝連接提高了在三隔室的鹽環(huán)路中的有效的氯化鈉的轉(zhuǎn)化率。如圖中所示，選擇中間冷凝器匹配在二個(gè)段之間，以保持在設(shè)計(jì)目標(biāo)內(nèi)的溫度升高。
另一種可使用普通歧管孔120-126(圖6)用于隔板119的二部分，其中在操作中，并聯(lián)配置二個(gè)串聯(lián)流徑74，76并且減少歧管孔的數(shù)目到四個(gè)120-126。這種隔板不能提供具有二個(gè)獨(dú)立段的選擇，但有利的是，僅有四個(gè)歧管用于二個(gè)串聯(lián)路徑。
圖7示出帶有四組串聯(lián)流徑的二隔室隔板127。在該設(shè)計(jì)中，分別有總的八個(gè)歧管孔128-134和136-142，還分別有八個(gè)液口P11-P14和P15-P18。每個(gè)串聯(lián)流徑有4個(gè)串聯(lián)連接的液流部分。如果在較低的電流密度(即較低的熱發(fā)生)進(jìn)行電滲析工藝操作希望供料液流的轉(zhuǎn)化率要高時(shí)，在串聯(lián)中，可連接高達(dá)八個(gè)液流通道。
對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，該設(shè)計(jì)的其它變化是顯而易見的。
圖8是透視圖，示出一本發(fā)明的二隔室電滲析組件結(jié)合的隔板。該圖中所示的與圖1中的隔板是一樣的。通過使用一組在裝配的孔上與之匹配的螺栓安裝該組件。優(yōu)選的完善的裝配是通過一組夾緊的螺栓和螺母(沒有示出)將其裝在一起。工業(yè)室組件的大小是在一組電極之間裝配50-200以上的單元室。隔板可大到1．2m×2．5m，通過過濾器壓榨機(jī)形式的裝置使用液壓回路機(jī)械以提供所需的密封壓力將其裝在一起。
在圖8的陽極端處開始，該組件有一鋼制端板組件150，其厚度為0．25-0．5″。在組件中，下一個(gè)是厚度為1-2″的聚丙烯端板152和厚度為0．062″的陽極板154，在這些板之間配置有橡膠隔板(沒有示出)以改進(jìn)密封。電極可由鉑，在鈦，鎳上涂鉑制成，或由在鈦上涂貴金屬氧化物制成。鎳陽極要求堿性介質(zhì)，而其它電極在酸性介質(zhì)中或中性介質(zhì)(無氟化物)中起作用。
適宜的金屬氧化物電極是在鈦上涂氧化銥。已發(fā)現(xiàn)，氧化銥電極特別適用于含有少量有機(jī)酸的無機(jī)酸溶液中，例如在應(yīng)用中包括有機(jī)酸的鹽的加工中。因此優(yōu)選陽極用于電滲析室組件加工有機(jī)鹽。
一種類似鋼板156，塑料端板158和陰極板160的裝配用于陰極端。陰極材料可是316不銹鋼或高合金鋼，例如商購“Hastelloy”的在實(shí)際操作中在酸性介質(zhì)或是在堿性介質(zhì)中都穩(wěn)定的材料。電極154和160有接頭T1，T2，該接頭用來連接外電源DC。這些電極可裝入塑料端板152，158內(nèi)的空腔內(nèi)，或其整個(gè)尺寸與端板大致一樣的。
在二個(gè)電極154，160之間裝配隔板和膜。在隔板166和168內(nèi)以及在離子交換膜(雙極膜170，陰極膜172，陽極膜180)之間分別含有酸性室和堿性室162，164。
加工溶液優(yōu)選從陰極(低電位)端進(jìn)入電滲析組件并經(jīng)由在隔板中的歧管孔和膜分布到隔板內(nèi)的每個(gè)室中。由向每個(gè)隔板供料確定隔板的定位空間和液口的位置。通過串聯(lián)連接流徑部分(如圖1中26-30)將酸A和鹽堿S／B溶液進(jìn)入每個(gè)隔板液流的174a，174b。在圖8所示的布置中，在A和B室162，164中的酸A流和鹽堿S／B溶液是并流的。從每個(gè)隔板的176a，176b處工藝液體排出經(jīng)形成的溝槽通過排出的歧管孔并排出到在陰極端的裝配地電滲析組件的外部。
電極漂洗溶液ER174c，176c和ER＇174d，176d通過獨(dú)立的回路供入。陽離子膜180防止陽極漂洗溶液或從174c進(jìn)入的通過陽極隔板178并從出口176c排出的循環(huán)陽極液ER與主工藝溶液A和S／B混合。端雙極膜171防止陰極漂洗溶液或通過陰極隔板182的循環(huán)陰極液ER＇并與主工藝溶液A和S／B隔開漂洗。
為了確保電極漂洗溶液ER和ER＇適當(dāng)?shù)嘏c主工藝溶液分隔開，可在鄰近雙極膜171的陽離子側(cè)配置陽離子交換膜(在圖中沒有示出)。另一種選擇，陰離子交換膜可鄰近雙極膜171的陰離子側(cè)配置。陽離子交換膜和陰離子交換膜可比雙極膜的機(jī)械耐用性好一些，以能做到防止電極漂洗液ER＇和主工藝液流A，S／B大容量混合，即使相對(duì)較弱的雙極膜在主工藝溶液和電極漂洗液流之間的壓差下應(yīng)當(dāng)破裂。
在圖9中示出最好的裝配順序和工藝操作，在圖9中示出了有八個(gè)單元室的控制元件的裝配，每個(gè)含有酸室A和鹽／堿室B。二個(gè)雙極膜(-+)構(gòu)成這些有二室A和B的每個(gè)，上述的雙極膜含有室A和B以及分開堿室B和酸室A的陰離子(-)交換膜。經(jīng)在隔板內(nèi)形成的內(nèi)歧管孔將工藝溶液供入堿室和酸室。在陽極端和陰極端的電極漂洗室ER和ER＇，用電極漂洗液流例如來自普通貯罐的稀硫酸單獨(dú)供入。
在陽極端的陰離子膜(+)192輸送氫離子到ER室的外部，而在雙極膜196的陽離子表面處產(chǎn)生接近平衡量的氫離子，在裝配的陰極端氫離子被輸送入ER＇。這種布置平衡了在電極漂洗回路中的氫離子并保持在比較長的時(shí)間內(nèi)電極漂洗濃度在一個(gè)穩(wěn)定水平內(nèi)。
在圖9中二隔室陽極室的構(gòu)型特別適用于轉(zhuǎn)變銨鹽成為氨和酸。將銨鹽，NH4X加入B室中，在此與在雙極膜(+-)處產(chǎn)生的氫離子反應(yīng)，形成氨溶液。在此期間，陰離子X-由直流電流驅(qū)動(dòng)力輸送穿過陰離子膜(-)到A室，在此，它們與在雙極膜產(chǎn)生的氫離子結(jié)合形成酸HX。反應(yīng)如下鹽／堿室酸室實(shí)例應(yīng)用本發(fā)明的隔板改進(jìn)電滲析組件的性能，研究其在銨乳酸鹽轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。本工藝使用結(jié)合雙極膜和陽離子交換膜的二隔室。在該工藝中，一開始，將經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的濃縮的30-45gm／l銨乳酸鹽過濾，除去微生物細(xì)胞和不溶解物，再用超濾對(duì)其過濾。
將生成的清原料液輸入電滲析組件裝配的鹽／堿室(B室)，在直流電流驅(qū)動(dòng)力的作用下，在雙極膜的表面產(chǎn)生的OH-離子與銨離子結(jié)合產(chǎn)生氫氧化銨。輸送乳酸鹽陰離子穿過陰離子膜與在雙極膜的陽離子選擇表面產(chǎn)生的H+離子結(jié)合生成乳酸。
使用結(jié)合本發(fā)明的隔板的圖9的控制室進(jìn)行二個(gè)試驗(yàn)，二隔室含有8個(gè)單元室。在室組件中使用的隔板的厚度為0．76mm。每個(gè)隔板有有效面積465cm2(0．5ft2)，通過直流電流。含一陽極190的組件由電極產(chǎn)品商供給的在鈦基質(zhì)上涂氧化銥構(gòu)成。使用來自Sybron Chemicals的一MC3470陽離子膜192的電極漂洗室ER和七個(gè)包括A室和B室的中繼室，所述室使用了來自AsahiGlass Company的AMV或AMT陰離子膜194。從Aqualytics a division ofGraver Water獲得雙極膜196。第七個(gè)雙極膜后面是酸室A，陰離子膜194(AMV或AMT)，堿室B，另一個(gè)雙極膜196，電極漂洗室ER＇，和不銹鋼陰極198。在酸和堿室隔板A，B內(nèi)使用圖5(d)，5(e)的液口設(shè)計(jì)，很容易實(shí)現(xiàn)無泄漏裝配。由圖10的方框圖示意示出在系統(tǒng)中配置本發(fā)明的組件進(jìn)行電滲析工藝。用三臺(tái)(P1-P3)泵進(jìn)行溶液循環(huán)，從溶液的各自的循環(huán)貯罐198，200，202到酸，堿和電極漂洗室204，206，208，其流量為2．5-3．5 l／min。在酸和堿環(huán)路中，這種輸送的表面速度為7-10cm／sec。在環(huán)路中使用了隔膜閥，筒式過濾器210，流量計(jì)212，壓力計(jì)214以保證在三個(gè)環(huán)路內(nèi)以公知的流量和壓力降清潔的液流。與供料貯罐216匹配的是供料泵P4，用其經(jīng)由導(dǎo)電率控制器CIC供給銨乳酸鹽原料液到堿循環(huán)貯罐200。DC動(dòng)力源分別連接到組件的陽極和陰極的終端224，226。對(duì)輸入的電流和電壓進(jìn)行必要控制的控制器位于動(dòng)力源自身內(nèi)。
開始，將堿和酸的循環(huán)貯罐200，198內(nèi)的過濾液(原料銨乳酸鹽)注入系統(tǒng)，將8wt％硫酸注入電極漂洗貯罐。開動(dòng)循環(huán)泵P1-P3，調(diào)節(jié)流速使壓力降為4-7psi，在大部分情況下，在壓力降5-6psi(0．35-0．4bar)保持流速為3．2升／毫米(表面速度為9cm／sec)。這是在考慮在隔板中的總的流徑長度為30″時(shí)相當(dāng)?shù)偷膲毫担砻髟诖?lián)流徑的上部和下部之間的壓力恢復(fù)非常好，并顯示對(duì)工業(yè)上使用湍流設(shè)計(jì)的設(shè)備有顯著的改進(jìn)。因此，如果需要不冒膜破裂的危險(xiǎn)，在串聯(lián)流徑的上和下支線的好的壓力恢復(fù)，在室組件中可使用逆流液流。
實(shí)例1使用裝配的控制單元(圖9)，加工超濾(200，000道爾頓公稱流量)原料流進(jìn)行試驗(yàn)65天。八個(gè)單元室有雙極膜和AMV陰離子膜。在直流電流輸入量為14．5A(29A／ft2電流密度)進(jìn)行試驗(yàn)操作。將導(dǎo)電率為25ms／cm的銨乳酸鹽和含有35-50gm／l乳酸用作銨乳酸鹽的原料計(jì)量進(jìn)入堿循環(huán)貯罐200，其流量應(yīng)足夠以保持貯罐的導(dǎo)電率在10ms／cm。PH9．5-10的堿產(chǎn)品(氨基產(chǎn)品含有約為10gm／l氨和約為15gm／l的未轉(zhuǎn)變的乳酸鹽)過流至堿循環(huán)貯罐外部。濃度為250-300gm／l的產(chǎn)品乳酸在適宜的水平控制下過流至酸循環(huán)貯罐198的外部。在室組件內(nèi)的酸流和堿溶液是并流的。
在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，室基本上保持沒有內(nèi)漏。膜和室的性能是穩(wěn)定的，從而證明使用新隔板保持膜和室的完整性。金屬氧化物陽極呈現(xiàn)良好的狀態(tài)，而不用考慮有少量的乳酸與它接觸。在后面的試驗(yàn)中再使用它仍具有良好的效果。
如果需要，通過使用在端部雙極膜后面的陽離子交換膜和陰離子交換膜，在電極漂洗回路中的雙極膜的破裂問題的發(fā)生和生成過量的有機(jī)物可以避免。如果需要，可有二個(gè)其它的選擇，一個(gè)選擇是分開二個(gè)電極漂洗回路，每個(gè)帶有它自己的電極漂洗溶液供給源，第二個(gè)選擇是在陽極液后面配置額外的堿室。通過使用帶有面對(duì)陰極的陽離子選擇側(cè)部的附加的雙極膜很容易實(shí)現(xiàn)這種布置。元件的裝配順序開始于陽極端，順序?yàn)殛枠O，陽極液室，陽離子膜，堿室，雙極膜，酸室，陰離子膜等等。
實(shí)例2使用控制單元(圖9)(含有雙極膜和AMT陰離子膜)，加工二個(gè)獨(dú)立的銨乳酸鹽供料流進(jìn)行超濾(200道爾頓流量)以除去大容量的二價(jià)鍵金屬，基鈣(mainly calcium)和鎂進(jìn)行試驗(yàn)9天。將生成的過濾液，在銨乳酸鹽型中的32和48gm／l乳酸分別在酸室中轉(zhuǎn)變成濃度為260-290gm／l的乳酸產(chǎn)品和含有10-11gm／l乳酸鹽的貧化鹽流和在堿室中的溶解氨7-10gm／l。二個(gè)供料流的總鈣含量分別是19．5和16．8ppm，鎂含量為8-11ppm。二價(jià)金屬離子濃度是充分高的，以引起在電滲析組件產(chǎn)生沉淀和電流流量問題。
特別是，發(fā)現(xiàn)在堿產(chǎn)品中鎂的溶解度較低。從而，在堿環(huán)路206內(nèi)(在高PH雙極膜表面)物料沉淀，接著送到室250的外部，再在外部過濾器230中除去。在沒有沉淀的情況下，發(fā)現(xiàn)在單元室電壓為3．5伏時(shí)電流輸入量＞70A／ft2。在該試驗(yàn)中有沉淀時(shí)，電流輸入量減少，對(duì)于給定的電流輸入量要求較高的電壓。在9天試驗(yàn)內(nèi)，在單元室電壓4V時(shí)電流調(diào)整范圍27-32A(54-64A／ft2)。
實(shí)例3在使用商購的電滲析室組件的裝置中加工在前述實(shí)例中使用的一樣的原料流。這些組件是層流設(shè)計(jì)的由Aqualytics a division of Graver供給的，并利用了類似雙極膜-陰離子膜的結(jié)合，具有每單元室有效面積6平方英尺。室組件的隔板厚度為0．76mm。每個(gè)隔板有六組歧管孔(共十二個(gè))、三組液口(共六個(gè))用于調(diào)節(jié)溶液流。在隔板中的液口速度為5-6cm／sec。
在5天試驗(yàn)期間使用四個(gè)商購組件，每個(gè)含有210個(gè)單元室。這些室在700-750伏操作，輸送給一個(gè)單元室的電壓為3．2-3．4V。來自室組件的堿產(chǎn)品的導(dǎo)電率是15-20ms／cm，比實(shí)例2中使用的導(dǎo)電率高一些，含有15-25gm／l乳酸和5-8gm／l溶解氨。在電滲析(ED)組件內(nèi)的電流輸入量(安培)如下
從表中可以看到，在不同的組件間電流輸入量以顯著的變化，電流輸入量也隨時(shí)間變化。有利于沉淀形成和有利于從那里形成不穩(wěn)定的液流分布。電流密度調(diào)節(jié)范圍從37A／ft2下降到21A／ft2(平均電流除以6平方英尺有效面積)，比在實(shí)例2中使用的本發(fā)明的隔板獲得的電流密度顯著的降低了。
根據(jù)上述對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說都是顯而易見的，包括所有相當(dāng)?shù)姆虾蟾綑?quán)利要求解釋的結(jié)構(gòu)都落在本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神之中。
權(quán)利要求
1．一種用于電滲析室組件的隔板，所述隔板包括一有效面積，歧管孔和位于供給工藝液體進(jìn)入有效面積和從有效面積排出工藝液體的液口(ports)，所述的歧管孔還形成用于液流進(jìn)入在室組件內(nèi)的其它隔板的導(dǎo)管部分，所述的隔板具有一均勻的厚度，所述的隔板的有效面積包括一組連接在一起的液流路徑(flow path，簡稱“流徑”)部分以形成至少一在所述的隔板內(nèi)的串聯(lián)流徑，至少一流徑部分是整個(gè)隔板寬度的10-49％，所述的每個(gè)流徑部分是通過在設(shè)在所述串聯(lián)流徑轉(zhuǎn)彎處的液流限制器彼此連通的，一編織或非編織材料具有與在所述串聯(lián)流徑隔板的厚度基本一樣的厚度以促使液流湍流，所述材料具有開孔面積用于實(shí)現(xiàn)液體流和帶電流的流動(dòng)；二個(gè)歧管孔每個(gè)工藝流流過一串聯(lián)流徑，二個(gè)液口每個(gè)在與每個(gè)連接的歧管孔和所述串聯(lián)流徑的對(duì)應(yīng)端之間連通，所述液口的一個(gè)形成用于所述串聯(lián)流徑的一液體進(jìn)口，所述液口的第二個(gè)形成用于所述串聯(lián)流徑液流的出口；每個(gè)所述液口具有的厚度與所述隔板的厚度基本一樣。
2．權(quán)利要求1的隔板，其中所述的液口的剛度高于隔板的剛度，每個(gè)所述液口具有基本平的頂面和底面，所述的液體流徑形成一在所述二液口之間完全延伸的通道。
3．權(quán)利要求1的隔板，其中，許多流徑部分中的每個(gè)具有基本相同的寬度并通過所述隔板的筋與其它所述的流徑部分分開，所述筋寬0．5-5mm。
4．權(quán)利要求1的隔板，其中所述隔板有2-6個(gè)串聯(lián)流徑。
5．權(quán)利要求1的隔板，其中流徑部分形成通道寬度為2．5-12英寸。
6．權(quán)利要求1的隔板，所述液口材料為非編織網(wǎng)狀材料，在該液口形成的液體通道由非編織網(wǎng)制成，其網(wǎng)密度至少等于作為在串聯(lián)流徑中所述材料使用的網(wǎng)密度。
7．權(quán)利要求1的隔板，其中液口是平膜和非編織網(wǎng)狀材料構(gòu)成的復(fù)合材料。
8．權(quán)利要求1的隔板有一組并聯(lián)連接的串聯(lián)流徑并用所述的工藝液流經(jīng)所述液口從普通的進(jìn)口和普通出口歧管孔供給串聯(lián)流徑。
9．權(quán)利要求1的隔板，其中所述的室組件是二隔室的電滲析室，具有第一組和第二組隔板，每個(gè)隔板有二組導(dǎo)管歧管孔用于二隔室電滲析室，一組歧管孔供給組件中的第一組隔板，其它歧管孔供給組件中的第二組隔板。
10．權(quán)利要求1的隔板，其中所述組件有第一組，第二組，第三組隔板，每組隔板有三組導(dǎo)管歧管孔用于供給工藝液流到三隔室電滲析室，第一組歧管孔供給第一組隔板，第二組歧管孔供給第二組隔板，第三組歧管孔供給第三組隔板。
11．權(quán)利要求1的隔板，每個(gè)液流限制器部分包括一具有平的頂面和底面的液口，所述的液口匹配液體流部分形成所述串聯(lián)流徑，所述的平表面密封相對(duì)的鄰接的膜，承受夾持所述的組件在一起的壓力。
12．權(quán)利要求1的隔板，其中所述的材料是非編織網(wǎng)狀材料，每個(gè)液流限制器包括一非編織網(wǎng)，其具有的網(wǎng)密度高于在串聯(lián)流徑內(nèi)的材料使用的網(wǎng)密度。
13．權(quán)利要求1的隔板，每個(gè)流體限制器部分具有的寬度在流徑部分寬度的20-90％范圍內(nèi)。
14．一種電滲析室組件包括一組權(quán)利要求1的隔板，所述的隔板組是以面對(duì)面組件裝配，通過離子交換膜分開形成室的隔板的每一個(gè)隔板。
15．權(quán)利要求14的電滲析組件含有連續(xù)的酸和堿隔室用于由所述的分開的膜確定的多達(dá)四個(gè)隔室。
16．一種權(quán)利要求15的二隔室電滲析室，其中，每個(gè)室由一對(duì)雙極離子交換膜和在雙極膜間的陰離子交換膜確定，在所述膜之間夾持隔板形成組件。
17．一種權(quán)利要求15的三隔室電滲析室，在所述的一對(duì)雙極膜之間含有陽離子交換膜和陰離子交換膜，并帶有在膜之間的隔板，和在膜之間并對(duì)著所述的膜密封(…，and with said gaskets between and sealed between andagainst said membranes．)。
18．權(quán)利要求14的電滲析室還包括在所述的組件的一端處的陽極上涂有貴金屬氧化物。
19．權(quán)利要求14的電滲析室還包括在組件的一端的一陽極，所述陽極是在鈦基質(zhì)上涂有氧化釕。
20．權(quán)利要求18的電滲析室還包括一在電解隔室中循環(huán)的無機(jī)酸稀溶液狀的電解質(zhì)。
21．權(quán)利要求20的電滲析室，其中酸是硫酸。
22．權(quán)利要求19的電滲析室還包括堿隔室鄰接陽離子交換膜，該陽離子交換膜順序鄰接陽極液。
23．一種用于電滲析組件的隔板包括由至少一支持網(wǎng)覆蓋的有效面積，隔板材料的筋分開有效面積成為與限制器部分連接的流徑部分形成在二端間延伸的串聯(lián)流徑，在每個(gè)所述串聯(lián)流徑的二端處的至少一個(gè)歧管孔，液口結(jié)構(gòu)件連接每個(gè)所述的歧管孔到每個(gè)串聯(lián)流徑的連接端，所述的液口結(jié)構(gòu)件有與所述隔板的相對(duì)側(cè)共平面的上部平面和下部平面，一對(duì)著所述隔板的相對(duì)側(cè)密封的膜和所述液口結(jié)構(gòu)件的上部表面和下部表面。
24．權(quán)利要求23的隔板，其中所述隔板有一預(yù)定厚度，所述液口結(jié)構(gòu)件包括一厚度基本等于所述隔板預(yù)定厚度的板，所述液口結(jié)構(gòu)件還有一組在通過處延伸的通孔，用于所述歧管孔和串聯(lián)流徑的中間連接。
25．權(quán)利要求24的隔板，其中，一彈性材料覆蓋液口結(jié)構(gòu)件的頂部和底板。
26．權(quán)利要求24的隔板，其中所述的液口結(jié)構(gòu)件包括面對(duì)面安裝的二塊板，所述的通孔是在穿過至少面對(duì)面的至少一個(gè)板延伸的溝槽。
27．權(quán)利要求24的隔板，其中所述液口件是一在其中含有液體連接通路的非編織網(wǎng)和在非編織網(wǎng)之上和之下的膜層，以限制任意的液體在所述非編織網(wǎng)內(nèi)的所述的歧管孔和所述串聯(lián)流徑之間的范圍內(nèi)流動(dòng)。
28．權(quán)利要求27的隔板，其中有一組在所述液口結(jié)構(gòu)件內(nèi)的非編織網(wǎng)層。
29．一種電滲析室包括一串聯(lián)的零部件，其開始為陽極，最后為陰極，一串聯(lián)的室位于所述的陽極和陰極之間，每個(gè)室由一對(duì)雙極膜和一在一對(duì)雙極膜之間的交換膜確定，所述的交換膜取自陽離子和陰離子構(gòu)成的組合，每個(gè)室有一酸室和一堿室，在隔板中形成的室含有位于每二個(gè)膜之間一串聯(lián)流徑，每個(gè)隔板包括鄰接每個(gè)串聯(lián)流徑的端部至少一個(gè)歧管孔，以形成一導(dǎo)管通過所述隔板和與每個(gè)歧管孔連接的液口結(jié)構(gòu)到對(duì)應(yīng)的所述串聯(lián)流徑的端部。
全文摘要
一個(gè)用于電滲析室裝配的隔板,有一串聯(lián)流徑,其包括一組由限制器部分連接的流徑部分。每個(gè)流徑部分有一相對(duì)寬的寬度,限制器有比該寬度小的寬度,以便由于液體流過限制器使在串聯(lián)流徑內(nèi)的液體流動(dòng)速度必需提高。其結(jié)果,液體排出限制器引起湍流并在(下一個(gè))流徑部分內(nèi)攪拌。岐管孔位于串聯(lián)流徑的相對(duì)端。剛性液口位于每個(gè)歧管孔和串聯(lián)流徑端之間。連續(xù)裝配的室由一對(duì)雙極膜和在它們之間的陽離子交換膜和/或陰離子交換膜確定。隔板的一個(gè)位于每二個(gè)膜之間。
文檔編號(hào)B01D61/46GK1204549SQ98105128
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1998年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月16日
發(fā)明者K·N·馬尼 申請(qǐng)人:阿切爾丹尼爾斯密德蘭公司