设备用途及工作原理

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；