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实验型电驱动膜分离器

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   1、 基本参数



2、基本原理: 电驱动膜分离器是在外加直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择透过性,使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。电驱动膜分离淡化器,就是利用多层隔室中的电驱动膜分离过程达到使水除盐的目的。

3、原理示意图:

4、应用领域:
实验用电驱动膜分离器主要是用于食品、医疗、化工学校研究院等,废水处理工程的小试,以及实验室使用;



5、设备用途及工作原理

5.1设备用途

1)可用于海水及苦咸水的淡化、工业用水的软化与除盐、石油液化气废水的脱盐等;

2)可用于食品和医药生产的领域,如用于各种有机化合物(蛋白质、氨基酸、糊精、糖)的脱盐,大豆蛋白脱盐等;

3)可用于化工分离领域,进行定量实验,了解分离效果,如糖中氯化钙的分离、谷胱甘肽发酵液中谷氨酸的分离、发酵液中乙酸钠和柠檬酸的分离等,判断其可行性,并提出适用于大生产的方案;

5.2工作原理

实验型特种电驱动膜分离器是在外加直流电场的作用下,利用电驱动膜的选择透过性,使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程,该设备就是利用多层隔室中的特种电驱动膜分离过程达到除盐的目的。工作原理如图1 



实验型特种电驱动膜分离器由隔板、电驱动膜、电极板、夹紧装置等主要部件组成。电驱动膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜,阳膜只允许通过阳离子,阻止阴离子通过;阴膜只允许通过阴离子,阻止阳离子通过。在外加直流电场的作用下,水中离子作定向迁移, 由于特种电驱动膜分离器是由多层隔室组成,故淡室(2、4、6室)中阴阳离子迁移到相邻的浓室(1、3、5室)中去,从而使含料液淡化或浓水浓缩。


6、 进水要求

1)浊度:≤1mg/l

2)化学耗氧量:≤3mg/l(高锰酸钾法)

3)游离性余氯:≤0.3mg/l

4)铁含量:≤0.3mg/l

5)锰含量:≤0.1mg/l

6)水温:5~40℃

注:在上述要求的水质下膜堆寿命可以达到最长,使用超出该要求的水质可能对膜寿命产生影响。


7、设备结构示意图及操作说明

7.1设备结构示意图

小型实验用特种电驱动膜分离器的设备结构示意如图2所示


图2设备结构示意


A. 3,4,5号开关依次与6,7,8号流量计对应并控制6,7,8号流量计所对应水箱下的水泵;

B. 正反向切换开关14有三档:居中不通电,向右为正相,向左为反相(仪器在水箱口贴有正、反相状态下对应水箱的浓淡状态)。

C. 实验时恒流调节开关12一般调到最大;

D. 15,16,17号水箱内有产水取样口;18,19,20为进水取样口;

E. 每次切换换相开关14或关闭电源1都必须将恒压开关13调电压至0。

7.2操作说明

7.2.1准备工作

1)关闭进水取样阀18,19,20和流量计6,7,8;

2)关闭操作面板上1,3,4,5号开关,调节14至居中,调节13至最小;

3)准备取样工具(烧杯)2个、电导率仪、取样瓶;

4)配制实验所需的料液5L~10L,另配制5L~10L NaCl溶液作为极水(极水的电导率一般控制在5000ppm~10000ppm)。(溶液多少根据实际试验要求定)

7.2.2进料

如果正反相切换开关14打开至正相,则向相应的淡化水箱中注入料液,向极水箱16中注入NaCl溶液,向另外一个水箱中注入自来水(反相时则相反)。

7.2.3运行

1)将流量计6,7,8半开,等半分钟左右待流量计中有液体流入。

2)打开电源开关1,开启3,4,5水泵开关,调流量计6,8至50L/h,流量计7至40L/h(如果流量计有气泡且数据显示不稳定,则将所在水泵快速打开关闭几次,赶走气泡),稳定运行5分钟后,记录各水箱中初始的电导率。

3)将正反相切换开关14切换到相应相位。调节恒压开关至40V(膜堆电压24—48V,若工作电流超过10A则适当降低膜堆电压),记录此时的电流,并且开始计时,每隔一定时间记录一次15,17号水箱中产水电导率,直至达到脱盐要求。

7.2.4停机

调恒压开关13至0V,关闭3,4,5水泵号开关,关闭电源开关1,最后将流量计开关6,7,8关闭。

7.2.5清洗

打开后面进口取样阀18,19,20,将水箱中料液排净后关闭阀门,向15,16,17号水箱中各加入一定量的自来水。按照开机流程开机运行4~5分钟。切换正反向开关14,再清洗4~5分钟,按停机流程停机。检测各水箱电导率,当测得的电导率与自来水电导率比较接近则可停止清洗,否则更换自来水继续清洗。清洗完成后擦去停留在机器上的水渍,防止生锈。


8、日常维护

8.1清洗

8.1.1当以下几种情况下需对膜进行清洗:

1) 试验完成后设备久置不用;

2) 一种料液试验完成后适用另外一种料液进行试验;

3) 在使用同一种料液进行实验,运行一段时间后,出现电流不变,电流、脱盐率下降现象。

8.1.2清洗的分类

第一类:酸洗,适用于试验所用料液全部为无机离子,其中某些离子可能会出现结构现象,例如:钙、镁等金属离子。或者在碱液清洗过后一般也要进行酸洗。

第二类:碱洗,适用于试验所用的料液存在有机成分且分子量在100以上的情况,例如:蛋白质、糖类、有机酸等物质脱盐。(如果该有机成分很容易滋生细菌,同时此次清洗完成后设备可能长期不用,可以在碱液加入适量的次氯酸钠对膜堆进行清洗)。

第三类:盐洗,适用于在完成后酸洗或者碱洗后,不再进行酸碱的交替清洗,同时此次清洗后设备可能长时间不用,则要对膜进行盐洗。一般情况下使用氯化钠清洗。

8.2清洗方法

酸洗:

1)在各个水箱里配置2%~3%盐酸溶液,搅拌均匀;

2)当清洗,开启进料阀、进水阀和极水阀开;开启浓水泵、料液泵和极水泵;

3)盐酸打进膜堆里,设备运行15分钟;

4)上步结束后,停止设备浸泡15分钟以上;

5)浸泡结束后再开启设备清洗15分钟(设备开启后了可以给膜堆提供15V以下电压,并按照操作规程切换正反相,以提高清洗效果);

6)清洗完毕后排出所有清洗液,用自来水清洗膜堆出水pH值为中性。

碱洗:

1)在各个水箱里配置2%~3%氢氧化钠溶液,搅拌均匀;

2)当清洗,开启进料阀、进水阀和极水阀开;开启浓水泵、料液泵和极水泵;

3)盐酸打进膜堆里,设备运行15分钟;

4)上步结束后,停止设备浸泡15分钟以上;

5)浸泡结束后再开启设备清洗15分钟(设备开启后了可以给膜堆提供15V以下电压,并按照操作规程切换正反相,以提高清洗效果);

6)清洗完毕后排出所有清洗液,用自来水清洗膜堆出水pH值为中性。

盐洗:

1)在各个水箱里配置4%~8%氯化钠溶液,搅拌均匀;

2)当清洗,开启进料阀、进水阀和极水阀开;开启浓水泵、料液泵和极水泵;

3)盐酸打进膜堆里,设备运行15分钟;

4)上步结束后,停止设备浸泡15分钟以上;

5)浸泡结束后再开启设备清洗15分钟(设备开启后了可以给膜堆提供15V以下电压,并按照操作规程切换正反相,以提高清洗效果);

6)清洗完毕后排出所有清洗液,用自来水清洗膜堆出水电导率与自来水接近。

8.3注意事项

1)开机时,先通水后通电;停机时,先断电再关闭水泵;

2)开机或停机,要同时缓慢开启或关闭浓水、淡水、极水阀门,以保证膜两侧受压均匀;

3)特种电驱动膜分离器通电后,膜堆是带电的,切勿碰或触摸膜堆,以免触电或损坏膜堆;

4)开启整流器前,须首先检查各组整流器对应的电压调节旋钮是否已经调至最小值状态,如未调节,须调至0V。

5)操作人员开机后,不能擅自离开操作岗位,在调整好流量、水压后,应重点关注电流变动情况,若有波动应及时调节电压,并作好记录;注意各个水箱的液位变化情况,调节阀门流量使各个水箱的液位平衡。

6)如果长时间不使用该设备,必须先按下文所述的清洗方法彻底清洗膜堆,并在不使用设备期间保持膜堆潮湿,保湿方法为:冬季每隔两个星期用清水循环一次,循环时间不小于半小时;夏季每隔四天用清水水循环一次,循环时间不小于半小时。

7)膜堆工作温度为5~40℃,气温降到冰点以下时应注意膜堆保温防止膜堆被冻裂。


9、常见故障及排除


序 号

故障现象

产生原因

排除方法

1

流量计显示流量和电流不稳定

1.水泵或泵前管路漏气
2.膜堆排气没有排尽

检修水泵、泵前管路是否漏气

增加浓淡水流量冲刷出膜堆中气体

2

电流高而脱盐率低

浓淡水隔板装错、膜破裂

拆开膜堆检查隔板是否装错、膜是否存在破裂

3

电流不稳,脱盐率低

电路系统接触不良

检查电路接触情况

4

流量降低,脱盐率下降

膜堆结垢造成流水道被堵

用2~3%盐酸溶液放入浓淡室,持续运行1小时,如不见效,拆开膜堆清洗膜片

5

正常使用一段时间后出现脱盐率降低

如果在含有硬度的水体脱盐后,膜可能因结垢,造成脱盐率下降

解决方法同(4)

如果在含有COD比较高的水体脱盐后,膜可能被污染,造成脱盐率下降

用2~3%氢氧化钠溶液放入浓淡室,持续运行1小时,排出碱液用自来水清洗膜堆后用2~3%盐酸溶液放入浓淡室,持续运行1小时,如不见效,拆开膜堆清洗膜片

内窜互漏或膜破裂

拆开膜堆后更换掉破裂的膜片

膜被污染,无法恢复

更换膜片


除此以外,随着电驱动膜分离设备运行时间增长,操作参数会发生缓慢变化,表现为料液含盐量和电压相同情况下电流下降,这属于正常现象。解决方法如下:

电流上升

1) 淡水系统浓度上升,而浓水系统浓度不变,电压勿需调动;

2) 淡水系统浓度不变,而浓水系统浓度上升,则需降低电压,使电流恢复到额定值;

3) 浓、淡水系统浓度不变,流量上升,在脱盐率允许的范围电压勿需调动;

4) 浓淡水系统及流量均无变化,而脱盐率大幅度下降,可能是浓、淡水互漏或膜堆破裂、要停机检修。

电流下降

1)浓水系统浓度上升,而淡水系统浓度不变,电流下降不超过5~10%,一般电压勿需调动,超过5~10%,可将电压调高;

2)淡水系统浓度下降,而浓水系统浓度不变,电压勿需调动;

3)浓淡水系统浓度均无变化,而流量下降且不超过额定值的5~10%,可勿需调动,超过此范围,应将流量调到初始值;

4)浓淡水系统的浓度和流量均无变化,而脱盐率持续下降,可能膜堆发生了局部极化,应首先采取就地清洗措施,若效果不大,应拆机清洗。


10、售后服务

1) 本产品保修期为一年(人为因素或不可抗拒的自然现象所引起的故障或破坏除外);

2) 在接到维修通知后,七个工作日内赶到现场(特殊原因除外);

3) 用户可以通过售后电话咨询有关技术问题,并得到明确的解答;

4) 用户在正常使用中出现故障时,本公司承诺以上保修服务。除此以外,本公司将遵照有关法律法规提供技术支持;

5) 在保修期内,以下情况实行有偿维修服务:

由于人为或不可抗拒的自然现象而发生的损坏;由于操作不当而造成的故障或损坏;由于对产品的改造、拆卸、组装而发生的故障或损坏。


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