本實用新型涉及電滲析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液壓緊固的緊湊型電滲析裝置。

背景技術(shù)：

電滲析是電場驅(qū)動的水溶液離子脫除/濃縮的分離技術(shù)，在電場的作用下可實現(xiàn)淡化室水溶液鹽分的脫除和濃縮室水溶液鹽分的富集。電滲析可應(yīng)用于：（1）地表水純化、苦咸水淡化和海水淡化等飲用及生活用水的制備，（2）工業(yè)初級純水脫鹽、工業(yè)中水脫鹽、工業(yè)含鹽廢水治理、反滲透濃水脫鹽等工業(yè)用水制備、治理及循環(huán)利用，（3）化工/食品/醫(yī)藥生產(chǎn)過程中水溶液鹽分的脫鹽，確保產(chǎn)品品質(zhì)或使生產(chǎn)過程可持續(xù)進(jìn)行。電滲析的應(yīng)用為生產(chǎn)生活提供了新水源，實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，與生產(chǎn)工藝結(jié)合實現(xiàn)生產(chǎn)過程的節(jié)能減排，是一種重要的水處理及分離工藝。

電滲析裝置的核心部件是由多張陰離子交換膜、淡化室隔板、陽離子交換膜和濃縮室隔板交替排列組成的電滲析膜堆（membrane stack）。膜堆兩端分別放置電極、配水板和夾緊板，并通過螺桿和螺母緊固，形成了電滲析膜組件（membrane module）。通常電極固定于配水板，配水板有淡化液或濃縮液的進(jìn)水口和出水口以及電極液的進(jìn)水口和出水口，配水板的布水流道將淡化液或濃縮液導(dǎo)引到膜堆，將電極液導(dǎo)引到電極表面；夾緊板邊緣有螺桿孔，用于組件緊固。中國專利CN201320159281.6和CN201320286817.0、美國專利US8784632和US9359232中的電滲析膜組件均通過螺桿和螺母緊固。工業(yè)應(yīng)用中往往要求設(shè)備具有更高的處理量，這通過增大設(shè)備的截面積和增加膜對數(shù)來實現(xiàn)（1個膜對包含1張陰離子交換膜、1張淡化室隔板、1張陽離子交換膜和1張濃縮室隔板）；比如典型的截面尺寸為400mm×1600mm的膜組件配制200-250膜對，典型的截面尺寸為800mm×1600mm的膜組件配制250-300膜對。大型膜組件需要10多套螺桿緊固，通常人力安裝，勞動強(qiáng)度大；各螺桿的壓緊力很難控制均勻，可能出現(xiàn)局部過緊或膜堆滲水問題；在使用過程中各螺桿需要定期再緊固，費時費力；并且單臺設(shè)備需要配備相應(yīng)進(jìn)出水管，當(dāng)設(shè)備數(shù)量較多時占用很大用地面積。

中國專利CN201420589614.3和CN201620418557.1公開了采用液壓緊固的電滲析裝置，離子交換膜和隔板交替排列后通過帶有濃水和淡水進(jìn)出水口的兩塊平板初步緊固形成膜堆，多個膜堆首尾相連放置于兩塊極板之間，極板上固定了電極并帶有電極液進(jìn)出水口，然后整體通過液壓驅(qū)動的兩塊壓緊板緊固。液壓緊固克服了螺桿緊固伴隨的壓緊力不均勻問題，且能實現(xiàn)多個膜堆的集成。然而，這些液壓緊固的電滲析裝置采用多個膜堆放置于兩塊帶電極的極板之間，壓合單個膜堆的兩塊平板上沒有電極；所有膜堆只能有同樣的電流，無法實現(xiàn)各個膜堆電流的按需調(diào)整；緊固膜堆的兩塊平板類似隔板，邊沿壓合密封，中央挖空填充淡化液或者濃縮液，平板帶有進(jìn)出水口從而厚度會超過30mm，導(dǎo)致平板本身的電阻很大，額外消耗電能，平板內(nèi)溶液流速不同于臨近隔板，導(dǎo)致緊鄰平板的離子交換膜及隔板因兩側(cè)水壓不一致而變形；在一對電極之間放置多個膜堆，導(dǎo)致一對電極之間的膜對數(shù)過多，根據(jù)Yoshinobu Tanaka編輯出版的《Ion Exchange Membranes Fundamentals and Applications》（ISBN 978-0-444-51982-5）第12章的分析，過多并聯(lián)的膜對數(shù)會導(dǎo)致更多的電流從濃縮液和淡化液的布水流道中泄漏，即內(nèi)部電流泄漏（internal electric current leakage），降低了電滲析裝置的電流效率，增加了運行能耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種緊湊型電滲析裝置，該裝置采用液壓緊固，能夠放置多個電滲析膜組件，每個膜組件帶有獨立的電極和配水板，從而各個膜堆之間可以自由地串聯(lián)或并聯(lián)，各個膜堆可以獨立施加電流，靈活度高，占地面積小。

本實用新型所提供的緊湊型電滲析裝置，包括至少兩個電滲析膜組件和一套液壓裝置，所述的電滲析膜組件包括由離子交換膜和隔板構(gòu)成的膜堆和置于膜堆兩端的固定有電極的配水板，電滲析膜組件通過液壓裝置緊固。

所述配水板上有淡化液或濃縮液的進(jìn)水口和出水口以及電極液的進(jìn)水口和出水口，配水板上有將淡化液或濃縮液導(dǎo)引到膜堆的布水流道和將電極液導(dǎo)引到電極表面的布水流道，配水板邊緣有多個貫穿孔，通過穿過所述貫穿孔的螺桿及與螺桿螺接的螺母將配水板、膜堆和另一塊配水板連接成一個整體單元。

所述液壓裝置包括尾板、尾板基座、推板、液壓油缸、油缸基座、液壓油箱、液壓泵和兩根橫梁組成，尾板固定于尾板基座，液壓油缸固定于油缸基座，兩根橫梁互相平行地一端固定于尾板或尾板基座而另一端固定于油缸基座，推板固定連接到液壓油缸的活塞桿，液壓油缸通過油路管道連接到液壓油箱和液壓泵。

所述配水板上設(shè)有掛耳，用于將膜組件懸掛于液壓裝置的橫梁上，膜組件放置于尾板和推板之間；在液壓泵的驅(qū)動下油缸活塞桿帶動推板沿橫梁水平移動，在推板的作用下膜組件被壓緊。

所述液壓泵為手動液壓泵或電動液壓泵。

作為一種優(yōu)選方式，所述的液壓裝置的液壓油缸的活塞桿上安裝有鎖緊螺母，在施加于膜組件的壓力達(dá)到設(shè)定要求后可通過鎖緊螺母將活塞桿鎖住，從而保持對膜組件的壓力。

現(xiàn)有技術(shù)中，采用螺桿和螺母緊固的電滲析膜組件的各螺桿的壓緊力很難控制均勻，人力緊固勞動強(qiáng)度大，且使用過程中各螺桿需要定期再緊固，當(dāng)電滲析設(shè)備數(shù)量較多時占用很大用地面積。現(xiàn)有技術(shù)中，采用液壓緊固的電滲析裝置的多個膜堆首尾相連放置于兩塊固定有電極的極板之間，多個膜堆只能有同樣的電流；每個膜堆兩端的兩塊平板本身的電阻很大導(dǎo)致額外的電能消耗，且緊鄰平板的離子交換膜及隔板易變形；當(dāng)電滲析裝置包含的膜對數(shù)過多時，裝置的電流效率降低，運行能耗增加。

本實用新型的電滲析裝置采用液壓裝置緊固多個首尾相連的電滲析膜組件，保證膜組件受壓均勻，膜堆不易變形或產(chǎn)水漏水；液壓緊固省時省力，只需按壓手動液壓泵或啟用電動液壓泵即可實現(xiàn)，無需人力緊固十多個螺桿；每個電滲析膜組件包含了一對固定于配水板的電極，每個膜組件可以設(shè)置不同的電流，且各個膜組件的電極之間的膜對數(shù)不至于過高而影響了組件的電流效率；每個電滲析膜組件的配水板有淡化液、濃縮液和電極液的進(jìn)水口和出水口，每個膜組件可單獨控制各股溶液，各個膜組件的淡化液和濃縮液可自由地并聯(lián)以實現(xiàn)較大的處理量或串聯(lián)以實現(xiàn)較大的脫鹽或濃縮程度；模塊化的電滲析組件，便于拆裝維護(hù)。

當(dāng)電滲析裝置緊固了多個電滲析膜組件時，各膜組件的進(jìn)/出水口臨近，各膜組件的各股溶液的控制閥門、流量計、壓力表等部件可以安放在同一操作架，相比于獨立安放的由螺桿和螺母緊固的多個電滲析膜組件，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊。

本實用新型的電滲析裝置特別適用于待處理溶液的溶液量或鹽濃度經(jīng)常變化的場合；當(dāng)待處理溶液量減少時，可以只啟用部分電滲析膜組件，即將溶液導(dǎo)入到部分電滲析膜組件并對這些膜組件單獨通電，而現(xiàn)有的液壓緊固裝置無法實現(xiàn)這種操作；當(dāng)待處理溶液量較大時，可以將溶液平行地導(dǎo)入所有的電滲析膜組件并對這些膜組件通電，即這些膜組件對于淡化液或濃縮液而言是并聯(lián)的；當(dāng)待處理溶液需要較大脫鹽或濃縮程度時，可以將溶液導(dǎo)入部分電滲析膜組件后進(jìn)而再導(dǎo)入其余電滲析膜組件，即這些膜組件對于淡化液或濃縮液而言是串聯(lián)的，并可按需對不同膜組件施加不同大小的電流，而現(xiàn)有的液壓緊固裝置無法實現(xiàn)這種不同電流的操作。

附圖說明

圖1是本實用新型緊湊型電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型電滲析膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型電滲析膜組件的配水板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步闡述和說明。

一種緊湊型電滲析裝置，如附圖1所示，包括電滲析膜組件101和液壓裝置，液壓裝置包括尾板104、尾板基座102、推板105、液壓油缸106、油缸基座103、橫梁107以及液壓油箱和液壓泵組成。作為示例，附圖1標(biāo)示了4個電滲析膜組件101，膜組件數(shù)量可根據(jù)需要調(diào)整，一般介于2-10之間。尾板104固定于尾板基座102上，液壓油缸106固定于油缸基座103上，兩根橫梁107互相平行地一端固定于尾板104或尾板基座102而另一端固定于油缸基座103上，推板105固定連接到液壓油缸106的活塞桿上，液壓油缸106通過油路管道連接到液壓油箱和液壓泵。如附圖2所示，電滲析膜組件包括離子交換膜和隔板構(gòu)成的膜堆202和置于膜堆兩端的配水板201，電極203固定于配水板201上，配水板201上有淡化液或濃縮液的進(jìn)/出水口206和電極液的進(jìn)/出水口207，配水板201上有將淡化液或濃縮液導(dǎo)引到膜堆的布水流道和將電極液導(dǎo)引到電極表面的布水流道，配水板201邊緣有多個貫穿孔205，配水板201上設(shè)有掛耳204。如附圖3所示，配水板上留有安放電極的槽位301以及安放電極接線柱的槽位302，淡化液或濃縮液的進(jìn)/出水口303通過配水板內(nèi)部的布水流道和內(nèi)部進(jìn)/出水口304而連通到淡化室隔板或濃縮室隔板，電極液的進(jìn)/出水口通過配水板內(nèi)部的布水流道和內(nèi)部進(jìn)/出水口305而連通到電極表面。

將離子交換膜和隔板交替排列構(gòu)成的膜堆202和裝配了電極的配水板201通過螺桿和螺母預(yù)先緊固成一個膜組件101，按需要將一個或多個膜組件101通過掛耳204懸掛于液壓裝置的橫梁107上，膜組件放置于尾板104和推板105之間；作為選項，可以在膜組件101之間以及膜組件101與尾板104和推板105之間按需放置軟質(zhì)緩沖墊；作為選項，推板105上也可安裝推板掛耳108，懸掛于橫梁107上；通過液壓泵推動推板105往尾板104前行，將膜組件101壓緊直到液壓油缸106上的壓力表數(shù)值達(dá)到設(shè)定值，膜組件達(dá)到了緊固要求后可通過鎖緊螺母將液壓油缸105的活塞桿位置鎖定從而保持對膜組件的緊固力。

完成電滲析裝置的緊固后，將配水板上的淡化液、濃縮液和電極液的進(jìn)/出水口與外部淡化液、濃縮液和電極液的水管相連，也可按需將多個膜組件的進(jìn)/出水口之間串聯(lián)或并聯(lián)，將電極203與直流電源的接線端子相連，從而完成整個系統(tǒng)的連接。

完成電滲析系統(tǒng)的連接后，通過水泵將淡化液、濃縮液和電極液引入到膜組件中，施加電流；在電場的作用下，各膜堆淡化液中的鹽分穿過離子交換膜遷移到濃縮液中，淡化液的鹽濃度降低，濃縮液的鹽濃度升高，從而實現(xiàn)電滲析過程。

在使用過程中，當(dāng)膜組件的緊固力降低時，可手動或自動地啟動液壓泵推動推板105前行直至對膜組件的緊固力達(dá)到設(shè)定要求。

在本實用新型的實施過程中，配水板的進(jìn)/出水口和內(nèi)部布水流道可按需變通，比如也可將淡化液和濃縮液的進(jìn)/出水口設(shè)計在配水板的左右兩側(cè)，類似于圖2中的電極液的進(jìn)/出水口，也可將淡化液和濃縮液的進(jìn)/出水口設(shè)計在配水板的上下兩側(cè)，類似于中國專利CN201320286817.0中圖1所示的那樣。

本實用新型的實施過程中，電極材料、結(jié)構(gòu)以及電極接線端子可按需變通，比如可采用板狀電極（電極板），可采用網(wǎng)狀電極，可采用棒狀電極（電極棒），接線端子可從配水板上端引出，也可從配水板側(cè)邊引出。

以上所述僅為本實用新型的具體實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍，凡依本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
所做的等效變化和修飾都應(yīng)涵蓋在本實用新型的技術(shù)范疇。