CN109012203B - 一种双极膜电渗析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双极膜电渗析装置，双极膜电渗析装置包括若干膜片和渗析室，若干膜片包括至少两片双极膜、至少一片阳膜和至少一片阴膜，以在渗析室内形成由至少一个碱室、至少一个盐室和至少一个酸室组成的至少三个隔室；其中，每片膜片的周围分别通过对应的柔性连接部按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片移动进而改变相邻隔室的容积的方式密接于渗析室的内壁。本发明通过柔性连接部将膜片以可活动的方式连接于渗析室，以此在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片移动进而改变所述相邻隔室的容积，进而在流量波动时通过膜片移动以快速降低相邻隔室的压差，减少压差造成的渗漏，且不用频繁调整进液流量或者出液流量，经济高效。

Description

一种双极膜电渗析装置

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种双极膜电渗析装置。

背景技术

双极膜是一种一面是阳离子交换层，而另一面是阴离子交换层的层状膜，阳离子交换层和阴离子交换层的接界处为水层，在外加直流电场的作用下，水层的水裂解成H⁺和OH^-，并分别通过阳离子交换层和阴离子交换层。双层膜是双极膜电渗析(BPED)的关键部件。BPED就是利用双极膜解离水以及阴、阳离子交换膜的选择透过性将盐转变为酸和碱的电渗析装置。

在直流电场作用下，溶液中的离子发生定向迁移，盐室中的阳离子透过阳膜，被双极膜的阴层所阻挡而留在碱室，同时双极膜解离水产生的OH^-透过双极膜的阴层后被阳膜所阻挡而留在碱室，这样就产生了碱；盐室中的阴离子透过阴膜，被双极膜的阳层所阻挡而留在酸室，同时双极膜解离水产生的H⁺透过双极膜的阳层后被阴膜所阻挡而留在酸室，这样就产生了酸；由于盐室溶液的离子都是朝外迁移的，随着时间而达到淡化效果。

有关双极膜的研究报道自20世纪50年代中期就出现了，其发展过程可划分为三个阶段：第一阶段20世纪50年代中期至80年代初期，这是双极膜发展十分缓慢的时期，双极膜仅是由两片阴阳离子交换膜直接压制，性能很差，水分解电压比理论压降高几十倍，应用研究还处在以水解离为基础的实验室阶段；第二阶段从20世纪80年代初至90年代初，由于双极膜制备技术的改进，成功地研制了单片型双极膜，其性能大大提高，已经在制酸碱和脱硫技术中得到了成功应用，这一阶段出现了商品双极膜。从20世纪90年代初至今，是双极膜迅速发展的时期，随着对双极膜工作过程机理的深入研究，从膜结构、膜材料和制备过程上进行了重大改进，使双极膜的性能有了较大提高，其中主要是对阴膜和阳膜接触界面的改进，从最初简单的“压层型”或“涂层型”结构到20世纪80年代初开始出现的“单片型”结构，随后又出现带有中间“催化层”的复杂结构，大大降低了膜电压。双极膜电渗析技术在优化传统工业过程和新的工业过程中发挥了独到的作用。

公开号为CN2825084Y的中国专利文献公开了一种浓缩电渗析器,它包括离子交换膜、隔板和阴、阳电极板,而在均相离子交换膜与隔板、阴阳电极板之间分别设有密封衬圈；另外在阴阳电极板内埋设有电极液及反应产物引出圆管,替代原电极框上的方铣槽电极液引出道。该实用新型保证了浓、淡水室之间绝不串漏,同时电极室内电极液及反应产物的排出更通畅,无死角,确保生产安全。该实用新型特别适用于从溶液中浓缩提取贵稀金属。但是，该实用新型所说的串漏，是相对于膜片安装在一个渗析槽的技术方案来说，若膜片安装在渗析槽内，与渗析槽的结合部位密封不牢时，则容易发生串漏。所以将膜片通过堆叠的方式构成膜堆，防止串漏，但是却未考虑到相邻隔室压差导致的渗漏问题。

公开号为CN106630040A的中国专利文献公开了一种选择性双极膜电渗析系统及其应用，其包括电渗析膜堆以及通过夹板固定在电渗析膜堆两侧的阳极板和阴极板；电渗析膜堆是由几种功能膜依次交替叠压后加上流道隔网和密封垫片组成；功能膜包括双极膜和一多价离子选择性透过膜；双极膜的阴离子交换层朝向阳极板，阳离子交换层朝向阴极板。该发明的选择性双极膜电渗析系统将双极膜电渗析和选择性电渗析结合在同一装置内，在用于含盐料液脱盐和产酸碱时，将二者合并为同一个操作，简化了流程，减少了操作量，降低了电极反应能耗，提高了生产效率。但是，该发明的膜片依然是固定的，不能解决相邻隔室压差引起的渗漏问题。

综上，现有的电渗析装置的膜片相对于电渗析室是固定的，在此情况下，通水过程中，相邻隔室之间难免会因为各种原因而导致两者之间存在压差，从而造成渗漏。渗漏是指在膜片两侧压差的作用下，造成高压侧隔室内的溶液向低压侧隔室渗漏，使得一些离子在渗漏的过程中混入生产者不希望其出现的隔室内，从而降低了电渗析过滤的效率和还会影响最终产品的纯度。而影响压差变化的一个重要因素是泵的流量，而泵的流量实际上不是恒定的，在电压波动、频率波动、泵送的部件磨损，比如叶轮磨损等原因都可能引起压差变化。对于流量波动而引起的压差变化，单纯的靠设置在进水口附近的压力计监测压力后调整相应的供给泵的供水量或者相应的出水口的出水量的操作是迟钝且不经济的。而且，压差还可能导致膜片变形、损坏和/或漏水的风险增加的问题。

但是目前，该领域解决渗漏的技术都是通过压力计测相邻隔室的压差，测了压差之后通过调节相应隔室的进液流量或者出液流量来缩小压差减小渗漏，如前面提到的，这种操作是迟钝且不经济的，而且若频繁的控制泵调节泵送流量，也容易导致泵的损坏，因此，本领域急需对电渗析装置的结构进行改进，以从另个一全新的角度解决渗漏的问题。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种双极膜电渗析装置，该双极膜电渗析装置通过柔性连接部将膜片以可活动的方式连接于渗析室，以此在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片移动进而改变所述相邻隔室的容积，进而在流量波动时通过膜片移动以快速降低相邻隔室的压差，减少压差造成的渗漏，且不用频繁调整进液流量或者出液流量，经济高效。

根据一个优选实施方式，一种双极膜电渗析装置，所述双极膜电渗析装置包括若干膜片和渗析室，所述若干膜片包括至少两片双极膜、至少一片阳膜和至少一片阴膜，以在渗析室内形成由至少一个碱室、至少一个盐室和至少一个酸室组成的至少三个隔室；其中，每片所述膜片的周围分别通过对应的柔性连接部按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片移动进而改变所述相邻隔室的容积的方式密接于渗析室的内壁。

根据一个优选实施方式，所述渗析室的至少一部分是由若干个可拆卸的第一密封框堆叠并且相邻第一密封框之间通过紧固件压紧密接的方式构成的腔室，并且每个第一密封框内设置一片膜片，每片膜片分别通过至少一个独立的柔性连接部密接于该第一密封框的内壁。

根据一个优选实施方式，所述柔性连接部在所述第一密封框上安装到位后但所述第一密封框还未堆叠压紧前，所述柔性连接部的与所述第一密封框连接的边缘部位的两端分别伸出至所述第一密封框之外，在第一密封框堆叠压紧后，相邻的两个边缘部位伸出第一密封框之外的部分相互抵靠压缩实现密接。

根据一个优选实施方式，在所述第一密封框还未堆叠压紧前，所述边缘部位伸出第一密封框之外的部分是朝第一密封框架之内倾斜的，以使在相邻两个第一密封框堆叠压紧的过程中，相邻的边缘部位伸出第一密封框之外的部分相互抵靠后朝第一密封框之内凸出实现密接，密接后在相邻的两个边缘部位的连接处，形成一个向内第一密封框之内凸出的楔形密封横断面。

根据一个优选实施方式，所述柔性连接部至少包括分别具有不同弹性模量且彼此密接的第一部段和第二部段，所述第一部段的第一弹性模量大于所述第二部段的弹性模量，所述第一部段用于连接第一密封框，所述第二部段的一部分密接于所述第一部段，所述第二部段的另一部分密接于对应的膜片。

根据一个优选实施方式，所述双极膜电渗析装置还包括若干限位部，相应的限位部用于限制相应的膜片向与该膜片相邻的两个隔室移动的极限位置。

根据一个优选实施方式，所述限位部是限位转轴和设置在膜片两侧的若干第一限位柱和若干第二限位柱；各个隔室的进水口以使各隔室内的水流的整体流向相同的方式设置在电渗析装置的第一侧，各个隔室的出水口所在一侧为电渗析装置的第二侧；所述限位转轴设置在相应的膜片的靠近第二侧的一端，第一限位柱和第二限位柱分布在相应的膜片的两侧用于限制该膜片向与该膜片相邻的两个隔室转动的极限位置；在膜片绕所述限位转轴枢转运动到极限位置后，膜片抵靠在第一限位柱或第二限位柱上以在至少一个方向上阻碍膜片进一步的转动。

根据一个优选实施方式，所述膜片抵靠在第一限位柱上之时，会触发第一行程开关；所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第一行程开关被触发的状态后，通过增大所述第一行程开关所在隔室的进液流量、减小所述第一行程开关所在隔室的出液流量、减小第二行程开关所在隔室的进液流量、增大所述第二行程开关所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片与所述第一限位柱脱离抵靠；和/或所述膜片抵靠在第二限位柱上之时，会触发第二行程开关；所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第二行程开关被触发的状态后，通过减小所述第一行程开关所在隔室的进液流量、增大所述第一行程开关所在隔室的出液流量、增大第二行程开关所在隔室的进液流量、减小所述第二行程开关所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片与所述第二限位柱脱离抵靠。

根据一个优选实施方式，所述第一行程开关安装在膜片上、安装在第一限位柱的端部上或者直接作为第一限位柱；和/或所述第二行程开关安装在膜片上、安装在第二限位柱的端部上或者直接作为第二限位柱。

根据一个优选实施方式，所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第一行程开关被触发的状态后，对第一行程开关被触发的状态进行计时，仅在第一行程开关被触发的第一时长超过第一预设阈值之时，才通过增大所述第一行程开关所在隔室的进液流量、减小所述第一行程开关所在隔室的出液流量、减小第二行程开关所在隔室的进液流量、增大所述第二行程开关所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片与所述第一限位柱脱离抵靠；和/或所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第二行程开关被触发的状态后，对所述第二行程开关被触发的状态进行计时，仅在第二行程开关被触发的第二时长超过第二预设阈值之时，才通过减小所述第一行程开关所在隔室的进液流量、增大所述第一行程开关所在隔室的出液流量、增大第二行程开关所在隔室的进液流量、减小所述第二行程开关所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片与所述第二限位柱脱离抵靠。

附图说明

图1是本发明的一个优选实施方式的简化示意图；

图2是本发明采用由上下两部分壳体构成的渗析室的优选实施方式的简化结构示意图；

图3是本发明采用第一密封框和第二密封框堆叠构成的渗析室的优选实施方式的简化结构示意图；

图4是膜片安装在第一密封框上的结构示意图；

图5是图4所示结构的分解示意图；

图6是图4所示结构的简化剖视图；

图7是两个第一密封框堆叠压紧状态下的简化剖视图；

图8是本发明的一个优选实施方式的简化示意图；

图9是本发明部分电气元件的模块连接示意图；

图10是本发明的一个优选实施方式的碱室内的简化示意图；和

图11是本发明的一个优选实施方式的模块连接图。

附图标记列表

100：膜片 110：双极膜 120：阳膜

130：阴膜 200：渗析室 200A：上壳体

200B：下壳体 200C：第一密封框 200D：第二密封框

210：碱室 220：盐室 230：酸室

240：正电极室 250：负电极室 300：柔性连接部

310：第一部段 320：第二部段 300A：边缘部位

410：第一限位柱 420：第二限位柱 430：限位转轴

510：第一行程开关 520：第二行程开关 600：控制器

700：离子交换树脂 800：水 A：楔形密封横断面

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4、5、6、7、8和9进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要理解的是，若出现“第一”、“第二”等术语，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，若出现术语“多个”，其含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要理解的是，若出现“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，除非另有明确的规定和/或限定。

在本发明的描述中，还需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

本实施例公开了一种双极膜电渗析装置，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

根据一个优选实施方式，参见图1，一种双极膜电渗析装置，双极膜电渗析装置可以包括若干膜片100和渗析室200。若干膜片100可以包括至少两片双极膜110、至少一片阳膜120和至少一片阴膜130，以在渗析室200内形成由至少一个碱室210、至少一个盐室220和至少一个酸室230组成的至少三个隔室。每片膜片100的周围可以分别通过对应的柔性连接部300按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片100移动进而改变相邻隔室的容积的方式密接于渗析室200的内壁。优选地，每片膜片100的周围可以分别通过对应的柔性连接部300按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片100移动进而改变相邻隔室的容积的方式密接于渗析室200的内壁的另一种可以替代的表述方式是，每片所述膜片100的周围分别通过对应的柔性连接部300密接于渗析室200的内壁，柔性连接部300按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片100移动进而改变所述相邻隔室的容积的方式设置。通过该方式，本发明可以通过容积的改变来在一定范围内自适应的缓解流量短时波动引起的压差变化，其反应迅速且无需经常对泵的流量进行调节，经济高效。优选地，在本发明中，为了简述，膜片100可以是指双极膜110、阳膜120和阴膜130中的至少一个。优选地，在两片双极膜110、一片阳膜120和一片阴膜130的情况下，可以按照双极膜110、阳膜120、阴膜130和双极膜110的顺序依次设置。阳膜120、阴膜130和双极膜110可以作为重复单元设置以构成膜堆，以提高效率。即，膜堆中可以按照双极膜110、阳膜120、阴膜130、双极膜110、阳膜120、阴膜130、双极膜110、阳膜120、阴膜130、双极膜110……的顺序依次设置。柔性连接部的材料例如可以采用丁晴橡胶、丁基橡胶、氢化丁晴橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶和氯化聚乙烯橡胶中的至少一种。一些废水经过澄清池等设备的处理后，进入双极膜电渗析装置的温度可能比较高，在未冷却状态下通入双极膜电渗析装置可能损坏柔性连接部。因此，在这种情况下，可以先将其冷却到一定温度范围内，比如+40℃以下，然后再通入双极膜电渗析装置。但并非一定要冷却，比如，柔性连接部采用氟橡胶则无需先冷却，因为氟橡胶的使用温度范围是－20℃～+200℃。

根据一个优选实施方式，一种双极膜电渗析装置，双极膜电渗析装置可以包括若干膜片100和渗析室200。若干膜片100可以包括至少两片双极膜110、至少一片阳膜120和至少一片阴膜130。至少两片双极膜110、至少一片阳膜120和至少一片阴膜130可以设置在渗析室200内以组成至少一个碱室210、至少一个盐室220和至少一个酸室230。每片双极膜110、每片阳膜120和每片阴膜130的周围可以分别通过相应的柔性连接部300按照能随相邻隔室压差而调整位置的方式密接于渗析室200的内壁。优选地，隔室可以是指碱室210、盐室220和酸室230中的至少一个。隔室还可以指正电极室240和负电极室250中的至少一个，正电极室240和负电极室250的设置位置和设置方式是本领域的公知常识，此处不赘述。下面以图1为例说明双极膜电渗析装置制酸碱的原理。阳膜120自身的膜体固定基团带有负电荷离子，因此排斥带负电荷的阴离子通过而选择透过阳离子。阴膜130自身的膜体固定基团带有正电荷离子，因此排斥带正电荷的阳离子通过而选择透过阴离子。含有盐MX的含盐溶液从盐室220的进水口进入，在电场的作用下，盐室220阳离子向阴极方向迁移，阳离子M⁺通过阳膜120进入碱室210，与双极膜110电离出的OH^-结合生成碱MOH。而盐室220中的阴离子则向阳极方向迁移，阴离子X^-通过阴膜130进入碱室210，与双极膜110电离出的H⁺结合形成酸。这样，盐室220中的盐被脱除，并转化为相应的酸HX和碱MOH。优选地，阳膜120又可以称为阳离子交换膜。阴膜130又可以称为阴离子交换膜。碱室210的进水口和/或酸室230的进水口可以送入水800。

根据一个优选实施方式，渗析室200可以是由至少两部分壳体组装构成的密封腔体，膜片100通过粘接、螺栓连接、卡接和扣接中的至少一种方式密接于渗析室200内。每片膜片100可以分别通过至少一个独立的柔性连接部300密接于该至少两部分壳体组装的渗析室200的内部。例如，图2中示出的上壳体200A和下壳体200B。下壳体200B可以呈上端开口的中空腔体，内部开有设有用于安装膜片100的安装槽，安装到位后，接缝处可以涂抹密封胶。为了便于检修，柔性连接部300的上部可以伸出中空腔体之外，上壳体200A在下壳体200B上后通过压缩柔性连接部300实现密封。

根据一个优选实施方式，参见图3、4和5，渗析室200的至少一部分可以由若干个可拆卸的第一密封框200C堆叠并且相邻第一密封框200C之间通过紧固件压紧密接的方式构成的腔室。每个第一密封框200C内可以设置至少一片膜片100。每片膜片100可以分别通过至少一个独立的柔性连接部300密接于该第一密封框200C的内壁。本领域技术人员可以想到的是，渗析室200的两端设有仅一端开口的第二密封框200D，用于对渗析室200的两端进行封闭。第一密封框200C和第二密封框200D密接构成正电极室240和/或负电极室250。

根据一个优选实施方式，参见图6，柔性连接部300的与第一密封框200C连接的边缘部位300A的宽度可以大于柔性连接部300的其余部位的宽度。优选地，柔性连接部300在第一密封框200C上安装到位后但第一密封框200C还未堆叠压紧前，边缘部位300A的两端可以分别伸出至第一密封框200C之外。在第一密封框200C堆叠压紧后，相邻的两个边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分可以相互抵靠压缩实现密接。该优选实施方式至少具有三个有益技术效果。第一，在安装柔性连接部300时，通过两端伸出的部分作为定位基准，提高安装速度和减小工艺误差。特别是在柔性连接部300从第一密封框200C之外安置在第一密封框200C内时，能够帮助安装人员减少大量的调整时间；第二，内部安装的一个柔性连接部300在受压差产生形变时，可以将自身承受的部分作用力传递给邻近的柔性连接部300，使得自身连接件所承载的压力得以分散，不仅可以减少密封胶、螺栓或铆钉一类连接件的使用量，还能减少因连接件松动或者脱落而引发的相邻隔室的渗漏问题；第三，现有的通过堆叠方式构成的膜堆常常因为密封不牢而伴有向外漏水问题，通过该方式，相当于再内部巧妙地增加了一次密封防漏，现有技术中，膜堆漏水的问题也能得到极大的改善。优选地，边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分至少在朝向第一密封框200C一面设有定位基准线，定位基准线的颜色不同于第一密封框200C所具有的任何颜色和柔性连接件上除定位基准线外的其他部分所具有的任何颜色。比如，第一密封框200C具有银色和黑色两种颜色，柔性连接件具有乳白色一种颜色，则可以将定位基准线设为红色、黄色、紫色或绿色。

根据一个优选实施方式，参见图6和7，在第一密封框200C还未堆叠压紧前，边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分可以朝第一密封框200C架之内倾斜，以使在相邻两个第一密封框200C堆叠压紧的过程中，相邻的边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分相互抵靠后朝第一密封框200C之内凸出实现密接，密接后在相邻的两个边缘部位300A的连接处，形成一个向内第一密封框200C之内凸出的楔形密封横断面A。优选地，边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分按照越靠近边缘部位300A的两端的自由端厚度越小的方式设置。由此，在相邻的两个边缘部位300A的连接处，形成一个向内第一密封框200C之内凸出的楔形密封横断面A。通过该方式，至少能够实现两个有益技术效果：第一，在隔室内充满液体的情况下，楔形密封横断面A两侧受到液压挤压，并且在内部液压压力越大的情况下，两者彼此受到的挤压力越大，结合的更紧密，隔室中的水越不容易从两者的缝隙之间漏出；第二，边缘部位300A伸出第一密封框200C之外的部分相互抵靠后不会向第一密封框200C之外的方向凸出而被挤压在两个第一密封框200C之间的缝隙中，不会造成第一密封框200C密接不牢的问题；第三，形成楔形密封横断面A后，形成楔形密封横断面A中的两个边缘部位300A彼此会给对方一个指向第一密封框200C的作用力，可以降低边缘部位300A从第一密封框200C剥离的可能性，起到防剥离的效果。

优选地，第一密封框200C和边缘部位300A上设有通水通道。比如，第一密封框200C和边缘部位300A上可以设有半圆状缺口，以在两个第一密封框200C密接后拼合形成通水通道。或者，可以在第一密封框200C和边缘部位300A上彼此对应的设有通水通道，即非拼接的一体形式的通水通道。第一密封框200C架上的通水通道的横截面积大于边缘部位300A上的通水通道的横截面积，以此在安装通水管道的情况下，边缘部位300A会紧密地抱住通水管道，减少漏水的可能性。而且，通水管道是从第一密封框200C外向内穿插安装进边缘部位300A的，以此使边缘部位300A的通水通道处的柔性部位向第一密封框200C之内凸出，构成更好的密封效果。本领域技术人员还可以想到的是，本领域还有其他的在第一密封框200C上安装进水口和/或出水口的现有技术，也可以应用到本发明中，此处不赘述。

根据一个优选实施方式，再次参见图4、5和6，柔性连接部300可以包括分别具有不同弹性模量且彼此密接的第一部段310和第二部段320。第一部段310的第一弹性模量可以大于第二部段320的弹性模量。第一部段310可以用于连接第一密封框200C。第二部段320的一部分可以密接于第一部段310。第二部段320的另一部分可以密接于对应的膜片100。该优选实施方式至少具有三个有益技术效果，第一，第一部段310的弹性模量更大，使得其抵抗变形的能力更强，更适合作为与第一密封框200C连接的部位，通过粘接、铆接或螺栓连接方式连接于第一密封框200C后，其变形量相对于第二部段320更小，对连接部位的冲击更小，降低连接部位松动的可能性和提高连接部位的使用寿命；第二，第二部段320可以采用更小的弹性模量可以更快速地响应压差变化；第三，同等的变形量的情况下，更小的弹性模量引起的压差变化更小，具体地，在高压侧的液体推动膜片100运动一段距离时，柔性连接部300会产生一个让膜片100回归原位的恢复力，这个恢复力作用在高压侧的液体上，会让高压侧和低压侧产生一定的压差，因此，同等的变形量的情况下，第二部段320拥有更小的弹性模量引起的压差变化更小，越不容易造成压差引起的渗漏。

根据一个优选实施方式，参见图8，双极膜电渗析装置还可以包括若干限位部。相应的限位部可以用于限制相应的膜片100向与该膜片100相邻的两个隔室移动的极限位置。比如，限位部可以是限位转轴430和设置在膜片100两侧的若干第一限位柱410和若干第二限位柱420。各个隔室的进水口以使各隔室内的水流的整体流向相同的方式设置在电渗析装置的第一侧。各个隔室的出水口所在一侧可以为电渗析装置的第二侧。限位转轴430可以设置在相应的膜片100的靠近第二侧的一端，第一限位柱410和第二限位柱420分布在相应的膜片100的两侧用于限制该膜片100向与该膜片100相邻的两个隔室转动的极限位置，在膜片100绕限位转轴430枢转运动到极限位置后，膜片100抵靠在第一限位柱410或第二限位柱420上以在至少一个方向上阻碍膜片100进一步的转动。但是，限位部并非一定设置限位转轴430，该膜片100可以仅由柔性连接部300来连接，比如，限位部是设置在第一密封框200C上的若干第三限位柱和若干第四限位柱，第三限位柱和第四限位柱分布在相应的膜片100的两侧用于限制该膜片100向与该膜片100相邻的两个隔室移动的极限位置，在膜片100运动到极限位置后，膜片100抵靠在第三限位柱或第四限位柱上以在至少一个方向上阻碍膜片100进一步的移动。第三限位柱可以至少设置四个，位于相应的膜片100的靠近阴极的一侧并分布设置用于抵靠该膜片100的四角。又比如，限位部是分布在膜片100的两侧的限位绳和/或限位链，限位绳和/或限位链的一端连接于第一密封框200C，限位绳和/或限位链的另一端连接于膜片100，用于限制该膜片100向与该膜片100相邻的两个隔室移动的极限位置，在膜片100运动到极限位置后，限位绳和/或限位链被拉直以在至少一个方向上阻碍膜片100进一步的移动。限位绳和/或限位链可以至少设置四个，并分布设置在膜片100的四角。

根据一个优选实施方式，参见图8和9，膜片100抵靠在第一限位柱410上之时，可以触发第一行程开关510。双极膜电渗析装置的控制器600检测到第一行程开关510被触发的状态后，可以通过增大第一行程开关510所在隔室的进液流量、减小第一行程开关510所在隔室的出液流量、减小第二行程开关520所在隔室的进液流量、增大第二行程开关520所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片100与第一限位柱410脱离抵靠。优选地，膜片100抵靠在第二限位柱420上之时，可以触发第二行程开关520。双极膜电渗析装置的控制器600检测到第二行程开关520被触发的状态后，可以通过减小第一行程开关510所在隔室的进液流量、增大第一行程开关510所在隔室的出液流量、增大第二行程开关520所在隔室的进液流量、减小第二行程开关520所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片100与第二限位柱420脱离抵靠。优选地，第一行程开关510可以是安装在膜片100上、第一限位柱410的端部上或者直接作为第一限位柱410。第二行程开关520可以是安装在膜片100上、第二限位柱420的端部上或者直接作为第二限位柱420。通过缩小压差直至相应的膜片100与第一或第二限位柱420脱离抵靠这一方式可以在不能通过相应的膜片100移动来实现平衡压差的情况下，通过常规控制方式来平衡压差。

根据一个优选实施方式，双极膜电渗析装置的控制器600检测到第一行程开关510被触发的状态后，可以对第一行程开关510被触发的状态进行计时，仅在第一行程开关510被触发的第一时长超过第一预设阈值之时，才通过增大第一行程开关510所在隔室的进液流量、减小第一行程开关510所在隔室的出液流量、减小第二行程开关520所在隔室的进液流量、增大第二行程开关520所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片100与第一限位柱410脱离抵靠。优选地，双极膜电渗析装置的控制器600检测到第二行程开关520被触发的状态后，可以对第二行程开关520被触发的状态进行计时，仅在第二行程开关520被触发的第二时长超过第二预设阈值之时，才通过减小第一行程开关510所在隔室的进液流量、增大第一行程开关510所在隔室的出液流量、增大第二行程开关520所在隔室的进液流量、减小第二行程开关520所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片100与第二限位柱420脱离抵靠。

根据一个优选实施方式，参见图10，碱室210内可以设有若干离子交换树脂700。离子交换树脂700可以设置成球形并仅由碱室210的内壁对离子交换树脂700的运动位置进行限制。优选地，离子交换树脂700的直径为0.3mm～2mm。离子交换树脂700包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。在碱室210内通水的情况下，若干离子交换树脂700在水流的影响下刮擦碱室210的内壁以去除碱室210的内壁上的至少部分污垢。在碱室210因压差变化而造成碱室210的容积由大到小变化时，相应的膜片100在柔性连接部300的带动下恢复原位并挤压至少部分离子交换树脂700刮擦碱室210的内壁以去除碱室210的内壁上的至少部分污垢。在碱室210的内设置离子交换树脂700，不仅可以使得碱室210的电阻得以进一步的降低，使得制碱过程更经济，还可以通过水流冲击和膜片100运动挤压球状的离子交换树脂700这两种方式去刮擦碱室210的内壁，达到良好的去垢效果。优选地，若干离子交换树脂700至少具有第一直径和第二直径两种规格，在碱室210内彼此交错的构成以在膜片100恢复原位之时形成更小的阻力。优选地，第一直径是0.3～0.6mm，第二直径是0.9～1.2mm。尤其优选地，第一直径是0.5mm，第二直径是0.8mm。优选地，碱室210内的若干离子交换树脂700的填充高度与碱室高度之比的比值范围为1：2～9：10，碱室高度是双极膜电渗析装置安装到位后，碱室的水平最低点到水平最高点的距离。

实施例2

本实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

根据一个优选实施方式，参见图11，公开了一种高含盐废水的多级零排放处理设备，可以包括废水箱810、澄清池200、澄清液存储箱820、软化池910、超滤装置920、弱酸阳床930、中压膜浓缩装置941、高压膜浓缩装置942、纳滤装置950、第一电驱动膜装置961、第二电驱动膜装置962、冷冻结晶器971、硝结晶器972、氯化钠结晶器973、双极膜电渗析装置980、废水提升泵11、第一清水泵12和第二清水泵13中的至少一个。

优选地，一种高含盐废水的多级零排放处理设备，可以包括：

废水箱810，其可以用于储存待处理的高含盐废水；

澄清池200，其可以连接在废水箱810的下游，其可以用于对高含盐废水进行预处理以去除杂质颗粒，其可以通过废水提升泵11获取废水箱810的高含盐废水；

澄清液存储箱820，其可以连接在澄清池200的下游，其可以用于储存澄清池200处理后的澄清液，其可以通过第一清水泵12获取澄清池处理后的澄清液；

软化池910，其可以连接在澄清液存储箱820的下游，其可以用于一次软化处理以降低液体的硬度，其可以通过第二清水泵13获取澄清液存储箱820中储存的澄清液；

超滤装置920，其可以连接在软化池910的下游，可以用于对液体进行过滤和浓缩；

弱酸阳床930，其可以连接在超滤装置920的下游，可以用于二次软化处理以进一步降低液体的硬度，以保证在其下游的装置的稳定运行；

中压膜浓缩装置941，其可以连接在弱酸阳床930的下游，用于对液体进行浓缩，中压膜浓缩装置941的清液可以送入用于收集淡水的产水管840；

高压膜浓缩装置942，其可以连接在中压膜浓缩装置941的下游，用于对中压膜浓缩装置941的浓缩液再次进行浓缩，高压膜浓缩装置942的清液可以送入产水管840；

纳滤装置950，其可以连接在高压膜浓缩装置942的下游，用于对高压膜浓缩装置942的浓缩液进行过滤；

第一电驱动膜装置961，其连接在纳滤装置950的下游，用于对纳滤装置950的透过液进行浓缩处理，第一电驱动膜装置961的淡水可以送入产水管840，第一电驱动膜装置961的浓水可以送入双极膜电渗析装置980的盐室；

第二电驱动膜装置962，其连接在纳滤装置950的下游，用于对纳滤装置950的截留液进行浓缩处理，第二电驱动膜装置962的淡水可以送入产水管840，第二电驱动膜装置962的浓水可以送入冷冻结晶器971；

冷冻结晶器971，其连接在第二电驱动膜装置962的下游，用于对第二电驱动膜装置962的浓水进行冷冻结晶处理，冷冻结晶器971析出的十水硝母液送入硝结晶器972，冷冻结晶器971的清液送入氯化钠结晶器973；

硝结晶器972，其连接在冷冻结晶器971的下游，用于对十水硝母液进行蒸发浓缩得到硫酸钠；

氯化钠结晶器973，其连接在冷冻结晶器971的下游，用于冷冻结晶器971的清液进行蒸发浓缩得到氯化钠；和/或

双极膜电渗析装置980，其用于利用进入其盐室内的含盐的液体生产酸和/或碱。弱酸阳床930是应用弱酸性阳离子交换树脂的强离子交换能力。优选地，弱酸阳床中采用羧酸基阳树脂。羧酸基阳树脂和有机酸一样在水中解离程度较弱，呈弱酸性，它只能在接近中性和碱性介质中才能解离而显示出离子交换功能。高含盐废水可以经过本发明的澄清池200、软化池910、超滤装置920、弱酸阳床930、中压膜浓缩装置941、高压膜浓缩装置942、纳滤装置950、第一电驱动膜装置961、第二电驱动膜装置962、冷冻结晶器971、硝结晶器972、氯化钠结晶器973和/或双极膜电渗析装置980的多级处理，实现零排放。

根据一个优选实施方式，一种高含盐废水的多级零排放处理设备，多级零排放处理设备包括：澄清池200、连接于澄清池200下游的软化池910，连接在软化池910下游的超滤装置920、连接在超滤装置920下游的弱酸阳床930，连接在弱酸阳床930下游的中压膜浓缩装置941，连接在中压膜浓缩装置941下游的高压膜浓缩装置942、连接在高压膜浓缩装置942下游的纳滤装置950、连接在纳滤装置950下游且用于对纳滤装置950的透过液进行浓缩处理的第一电驱动膜装置961、连接在第一电驱动膜装置961下游的双极膜电渗析装置980中的至少一个。双极膜电渗析装置980可以用于对从第一电驱动膜装置961流出的浓水进行处理得到酸和/或碱。第一电驱动膜装置961流出的浓水可以送入双极膜电渗析装置980的盐室。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种双极膜电渗析装置，其特征在于，所述双极膜电渗析装置包括若干膜片(100)和渗析室(200)，所述若干膜片(100)包括至少两片双极膜(110)、至少一片阳膜(120)和至少一片阴膜(130)，以在渗析室(200)内形成由至少一个碱室(210)、至少一个盐室(220)和至少一个酸室(230)组成的至少三个隔室；

其中，每片所述膜片(100)的周围分别通过对应的柔性连接部(300)按照能在相邻隔室压差作用下允许相应的膜片(100)移动进而改变所述相邻隔室的容积的方式密接于渗析室(200)的内壁，

所述渗析室(200)的至少一部分是由若干个可拆卸的第一密封框(200C)堆叠并且相邻第一密封框(200C)之间通过紧固件压紧密接的方式构成的腔室，并且每个第一密封框(200C)内设置一片膜片(100)，每片膜片(100)分别通过至少一个独立的柔性连接部(300)密接于该第一密封框(200C)的内壁，

所述柔性连接部(300)至少包括分别具有不同弹性模量且彼此密接的第一部段(310)和第二部段(320)，所述第一部段(310)的第一弹性模量大于所述第二部段(320)的弹性模量，所述第一部段(310)用于连接第一密封框(200C)，所述第二部段(320)的一部分密接于所述第一部段(310)，所述第二部段(320)的另一部分密接于对应的膜片(100)。

2.如权利要求1所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述柔性连接部(300)在所述第一密封框(200C)上安装到位后但所述第一密封框(200C)还未堆叠压紧前，所述柔性连接部(300)的与所述第一密封框(200C)连接的边缘部位(300A)的两端分别伸出至所述第一密封框(200C)之外，

在第一密封框(200C)堆叠压紧后，相邻的两个边缘部位(300A)伸出第一密封框(200C)之外的部分相互抵靠压缩实现密接。

3.如权利要求2所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，在所述第一密封框(200C)还未堆叠压紧前，所述边缘部位(300A)伸出第一密封框(200C)之外的部分是朝第一密封框(200C)架之内倾斜的，以在相邻两个第一密封框(200C)堆叠压紧的过程中，相邻的边缘部位(300A)伸出第一密封框(200C)之外的部分相互抵靠后朝第一密封框(200C)之内凸出实现密接，密接后在相邻的两个边缘部位(300A)的连接处，形成一个向内第一密封框(200C)之内凸出的楔形密封横断面(A)。

4.如权利要求3所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述双极膜电渗析装置还包括若干限位部，相应的限位部用于限制相应的膜片(100)向与该膜片(100)相邻的两个隔室移动的极限位置。

5.如权利要求4所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述限位部是限位转轴(430)和设置在膜片(100)两侧的若干第一限位柱(410)和若干第二限位柱(420)；

各个隔室的进水口以使各隔室内的水流的整体流向相同的方式设置在电渗析装置的第一侧，各个隔室的出水口所在一侧为电渗析装置的第二侧；

所述限位转轴(430)设置在相应的膜片(100)的靠近第二侧的一端，所述第一限位柱(410)和所述第二限位柱(420)分布在相应的膜片(100)的两侧用于限制该膜片(100)向与该膜片(100)相邻的两个隔室转动的极限位置；

在膜片(100)绕所述限位转轴(430)枢转运动到极限位置后，膜片(100)抵靠在第一限位柱(410)或第二限位柱(420)上以在至少一个方向上阻碍膜片(100)进一步的转动。

6.如权利要求5所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述膜片(100)抵靠在第一限位柱(410)上之时，会触发第一行程开关(510)，所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第一行程开关(510)被触发的状态后，通过增大所述第一行程开关(510)所在隔室的进液流量、减小所述第一行程开关(510)所在隔室的出液流量、减小第二行程开关(520)所在隔室的进液流量、增大所述第二行程开关(520)所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片(100)与所述第一限位柱(410)脱离抵靠；和/或

所述膜片(100)抵靠在第二限位柱(420)上之时，会触发第二行程开关(520)，所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第二行程开关(520)被触发的状态后，通过减小所述第一行程开关(510)所在隔室的进液流量、增大所述第一行程开关(510)所在隔室的出液流量、增大第二行程开关(520)所在隔室的进液流量、减小所述第二行程开关(520)所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小直至该膜片(100)与所述第二限位柱(420)脱离抵靠。

7.如权利要求6所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述第一行程开关(510)安装在膜片(100)上、安装在第一限位柱(410)的端部上或者直接作为第一限位柱(410)；和/或

所述第二行程开关(520)安装在膜片(100)上、安装在第二限位柱(420)的端部上或者直接作为第二限位柱(420)。

8.如权利要求7所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第一行程开关(510)被触发的状态后，对第一行程开关(510)被触发的状态进行计时，仅在第一行程开关(510)被触发的第一时长超过第一预设阈值之时，才通过增大所述第一行程开关(510)所在隔室的进液流量、减小所述第一行程开关(510)所在隔室的出液流量、减小第二行程开关(520)所在隔室的进液流量、增大所述第二行程开关(520)所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片(100)与所述第一限位柱(410)脱离抵靠；和/或

所述双极膜电渗析装置的控制器检测到第二行程开关(520)被触发的状态后，对所述第二行程开关(520)被触发的状态进行计时，仅在第二行程开关(520)被触发的第二时长超过第二预设阈值之时，才通过减小所述第一行程开关(510)所在隔室的进液流量、增大所述第一行程开关(510)所在隔室的出液流量、增大第二行程开关(520)所在隔室的进液流量、减小所述第二行程开关(520)所在隔室的出液流量中的至少一种控制方式使两个隔室的压差缩小至该膜片(100)与所述第二限位柱(420)脱离抵靠。

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