ELECTRIC ADSORPTION SYSTEM, ELECTRIC ADSORPTION MODULE MODIFYING SYSTEM, AND CORRESPONDING METHOD

一种电吸附系统、 电吸附模块改性系统及相应的方法 技术领域

本发明涉及污水处理领域， 特别是涉及一种电吸附系统、 电吸附 模块改性系统及相应的方法。 背景技术

随着经济和社会的发展，一方面人类对水的需求量和品质的要求 越来越高， 另一方面， 水污染的范围和程度也越来越大。

电吸附除盐技术作为一种水处理技术， 其核心设备是电吸附模 块， 其总的工艺流程分为 2个部分， 工作流程、 再生流程。 工作流程 是使电吸附模块内相对的电极片通正负电，利用电极片之间的电势差 吸附原水内的阴阳离子， 达到净化原水的过程。在工作过程中有两种 效应， 电容吸附和表面副反应， 电容吸附是水中正负离子富集在电极 表面的除盐过程，而表面副反应是电极本身发生的缓慢的氧化还原反 应， 其中氧化反应为主要趋势。 在再生过程中将电极片正负极短接， 此时阴阳离子会脱附到电吸附模块通道内， 并被水冲出电吸附模块， 使模块得到再生。 再生过程为工作过程中电容吸附效应的逆过程。

经发明人研究发现， 工作流程中的两种效应， 即电容吸附和表面 副反应， 前者是可逆过程， 后者是不可逆过程， 虽然表面副反应是少 量的、缓慢的，但是在电吸附系统长期运行过程中该效应会累积下来， 使电吸附模块的电极缓慢变性， 最终影响到电吸附模块的除盐效率。 发明内容

本发明提供一种电吸附系统、 电吸附模块改性系统及相应的方 法，用以解决现有电吸附系统长期运行过程中由于表面副反应效应的 累积， 影响电吸附模块除盐效率的问题。

本发明的一种电吸附模块改性系统， 包括： 成闭环连接的胺类容 器、 泵和电吸附模块； 胺类容器， 其中装有含胺基的胺类物质溶液； 电吸附模块， 该电吸附模块为待改性的电吸附模块； 泵， 用于将胺类 容器中的所述胺类物质溶液注入电吸附模块，以改变该电吸附模块表 面的性质。

进一歩， 还包括： 回收容器， 用于在改变所述电吸附模块表面的 性质后， 回收所述电吸附模块中驻留的胺类物质溶液。

本发明的一种电吸附模块改性方法， 包括下列歩骤： si、将待改 性的电吸附模块内部的水排干； S2、将胺类物质溶液注入所述电吸附 模块， 使胺类物质溶液与电吸附模块内部电极持续接触， 达到第一预 设时长； S3、 将经改性后的电吸附模块内部的胺类物质溶液排干。

进一歩， 所述歩骤 S2中具体包括： 循环操作下述两种方式， 直 至累计时长等于第一预设时长； 方式一、将胺类物质溶液注入所述电 吸附模块后， 静置达到第二预设时长； 方式二、在所述电吸附模块中 循环流动胺类物质溶液， 达到第三预设时长。 或者， 所述歩骤 S2中 具体包括： 将胺类物质溶液注入所述电吸附模块后， 在该电吸附模块 中循环流动胺类物质溶液， 达到第一预设时长。

进一歩， 所述歩骤 S3之后还包括： S4、 将排干胺类物质溶液的 电吸附模块晾控达到第四预设时长。

本发明的一种电吸附系统， 包括： 用于净化原水以及再生电吸附 模块的电吸附工作子系统， 还包括： 电吸附模块改性子系统， 用于将 胺类物质溶液注入电吸附模块， 以改变该电吸附模块表面的性质； 切 换装置， 用于在对电吸附模块改性时， 将所述系统切换至电吸附模块 改性子系统运行模式； 以及在完成电吸附模块改性后， 将所述系统切 换至电吸附工作子系统运行模式；电吸附模块改性子系统为上述电吸 附模块改性系统。

进一歩， 所述切换装置包括： 第一组阀门， 用于控制电吸附模块 改性子系统将胺类物质溶液注入电吸附模块； 第二组阀门， 用于控制 电吸附工作子系统将原水注入电吸附模块； 第三组阀门， 用于排干电 吸附模块中的液体。

进一歩， 还包括： 测量装置， 用于测量所述电吸附模块的运行电 导去除率， 具体通过下述公式得出： 运行电导去除率= (原水电导率- 出水平均电导率） /原水电导率； 控制装置， 与所述测量装置和切换 装置连接，用于在测量装置测得的所述系统初始电导去除率与当前电 导去除率之差大于等于阈值时， 判定需对电吸附模块进行改性， 并控 制切换装置完成相应切换， 以及在完成电吸附模块改性后， 控制切换 装置完成相应切换。

本发明的一种电吸附方法， 包括下列歩骤： 在工作模式下， 净化 原水以及再生电吸附模块； 在改性模式下， 改变所述电吸附模块表面 的性质； 切换歩骤： 在对电吸附模块改性时， 切换到改性模式； 以及 在完成电吸附模块改性后， 切换到工作模式； 在改性模式下的具体歩 骤， 通过上述的电吸附模块改性方法实现。

进一歩， 所述切换歩骤中还包括： 测量所述电吸附模块的运行电 导去除率， 具体通过下述公式得出： 运行电导去除率= (原水电导率- 出水平均电导率） /原水电导率； 在测得的初始电导去除率与当前电 导去除率之差大于等于阈值时， 判定需对电吸附模块进行改性。

本发明提出的采用胺类物质溶液定期浸泡、冲洗电吸附模块的技 术方案， 可保证电吸附除盐系统长期稳定连续高效运行。相比以往的 运行方式，本发明可使电吸附模块效率在每下降一定程度后即恢复到 最初的去除效率。 实测可延长电吸附模块的使用寿命 1倍左右。 附图说明

图 1为本发明实施例一的系统结构示意图；

图 2为本发明实施例二的歩骤流程图；

图 3为实施例三的系统框架图；

图 4为实施例三的具体实现示意图。 具体实施方式

发明人经过长期的实践和多次实验验证，电吸附模块在长期运行 过程中， 电极表面发生氧化产生各种基团， 这种基团最终会影响到电 极的除盐效率。 基团对电吸附效率的影响主要表现在以下两个方面。 一是长期表面氧化时电极表面产生大量的带负电基团，导致再生过程 结束后电极片上仍有大量的正电离子。在工作过程中， 负极表面已经 富集大量的正电离子， 因而吸附正电离子的能力大大降低， 正极由于 本身带有大量的正离子， 需先消耗一部分能量（电位）来驱赶表面的 正离子， 而后才能吸附负离子， 也降低了正极吸附负离子的能力。 这 样从宏观上就表现出模块吸附效率的下降。二是长期表面氧化后电极 表面产生的负电基团具有阳离子离子交换的功能，即负电基团所带的 阳离子为不稳定的、 可置换的。 将电极片置于 PH值较低的溶液中， 溶液中氢离子能和电极表面基团吸附的阳离子发生交换反应，氢离子 被电极片吸附， 本体溶液的阳离子浓度升高； 再将电极片置入 PH值 为中性的盐溶液中，电极表面基团吸附的氢离子又会和溶液中的阳离 子发生交换反应， 阳离子被电极片基团吸附， 溶液的 PH值降低。 这 种行为表现在模块工作过程中， gp :工作时， 由于电极片正极显酸性，

PH值较低， 电极片基团上吸附的阳离子会被氢离子交换到原溶液中， 使原溶液的阳离子浓度升高， 出水离子浓度升高， 影响去除率。而在 再生过程中， 电极片附近溶液为中性， 溶液中的阳离子会被电极片基 团上的氢离子交换， 使阳离子重新回到电极片上， 影响再生效果。形 成了和电吸附模块吸附——脱附——吸附相逆的过程。导致电吸附模 块吸附效率下降。

为了还原电吸附模块被氧化的电极片，从而使效率已下降的电吸 附模块恢复初始的盐性能， 进而延长电吸附模块的使用寿命， 本发明 提供了一种电吸附模块改性系统及方法， 以及一种电吸附系统及方 法， 以下通过若干实施例进一歩说明。

实施例一、本实施例提供了一种电吸附模块改性系统， 在电吸附 系统工作一段时间， 发现电吸附模块 11吸附效率下降时， 可将待改 性的电吸附模块 11从电吸附系统中摘出，将内部水排干并晾控 24小 时后， 与胺类容器 12和泵 13连接， 形成闭环的循环系统， 进一歩电 吸附模块 11还与回收容器 14相连， 具体参见图 1所示。

胺类容器 12， 其中装有含胺基的胺类物质溶液， 具体可以采用 伯胺类或仲胺类物质的溶液， 例如： 乙二胺溶液。

电吸附模块 11， 该电吸附模块为待改性的电吸附模块。

泵 13， 用于将胺类容器 12中的所述胺类物质溶液注入电吸附模 块 11， 以改变该电吸附模块表面的性质。

回收容器 14， 用于在改变电吸附模块 11表面的性质后， 回收电 吸附模块 11中驻留的胺类物质溶液。

实施例二、本实施例提供了一种电吸附模块改性方法， 可采用实 施例一所述的电吸附模块改性系统实施， 参见图 2所示， 包括下列歩 骤：

521、 将待改性的电吸附模块内部的水排干。

本歩骤中， 在电吸附系统工作一段时间， 发现电吸附模块吸附效 率下降时， 可将待改性的电吸附模块从电吸附系统中摘出， 将内部水 排干并晾控 24小时， 以免电极上所存水分稀释胺类物质溶液。

522、 将胺类物质溶液注入电吸附模块， 使胺类物质溶液与电吸 附模块内部电极持续接触， 达到第一预设时长。

本歩骤中， 胺类物质溶液主要是指伯胺类和仲胺类物质的溶液。 其中伯胺和仲胺中所含胺基可以与电极上形成的氧化基团发生反应， 将之覆盖或还原。 具体可以采用乙二胺溶液。

本歩骤中设第一预设时长为 24小时， 使胺类物质溶液与电吸附 模块内部电极持续接触， 达到第一预设时长， 具体可采用两种实现方 式：

实现方式一、 将乙二胺溶液缓缓注入电吸附模块至电吸附模块 满， 之后静置 1小时； 再开泵使乙二胺溶液在电吸附模块内循环 1小 时； 再静置 1小时。 如此反复进行， 直至达到 24小时。

实现方式二、 将乙二胺溶液缓缓注入电吸附模块， 并不断循环 24小时。

523、 将经改性后的电吸附模块内部的胺类物质溶液排干。

524、将排干胺类物质溶液的电吸附模块晾控达到第四预设时长。 本歩骤中设第四预设时长为 24小时， 待电吸附模块晾控至少 24 小时后，期间乙二胺溶液和电吸附模块的电极上的基团会继续发生反 应，将电吸附模块用水冲洗干净，再重新接至电吸附系统中重复使用。

实施例三、 本实施例提供了一种电吸附系统， 参见图 3所示， 包 括： 电吸附模块改性子系统 31， 即实施例一的电吸附模块改性系统； 还包括： 电吸附工作子系统 32、 切换装置 33 ; 进一歩还可以包括： 测量装置 34和控制装置 35。

电吸附模块改性子系统 31， 用于将胺类物质溶液注入电吸附模 块， 以改变该电吸附模块表面的性质。 进一歩， 参见图 4中所示， 包 括电吸附模块 311、 胺类容器 312和泵 313。

电吸附工作子系统 32， 用于净化原水以及再生电吸附模块。 具 体可以采用现有的电吸附系统。

切换装置 33， 用于在对电吸附模块改性时， 将系统切换至电吸 附模块改性子系统运行模式； 以及在完成电吸附模块改性后， 将系统 切换至电吸附工作子系统运行模式。进一歩， 参见图 4中所示， 在具 体实现中可以采用三组阀门， 第一组阀门包括动力阀 331 和动力阀 333，用于控制电吸附模块改性子系统 31将胺类物质溶液注入电吸附 模块； 第二组阀门包括动力阀 332和动力阀 334， 用于控制电吸附工 作子系统 32将原水注入电吸附模块； 第三组阀门包括旋拧阀 335和 旋拧阀 336， 用于排干电吸附模块中的液体。

测量装置 34， 用于测量电吸附模块的运行电导去除率， 可以采 用电导率仪测出原水电导率和出水平均电导率来计算电导去除率，具 体公式如下： 运行电导去除率= (原水电导率 -出水平均电导率） /原 水电导率。

控制装置 35， 与测量装置 34和切换装置 33连接， 用于在测量 装置 34测得的系统初始电导去除率与当前电导去除率之差大于等于 阈值时， 例如： 系统初始电导去除率为 90%, 当前电导去除率为 78%, 阈值为 10%, 则判定需对电吸附模块进行改性， 并控制切换装置 33 将系统切换至电吸附模块改性子系统运行模式；在完成电吸附模块改 性后， 控制切换装置 33将系统切换至电吸附工作子系统运行模式。 实施例四、 本实施例提供了一种电吸附方法， 包括下列歩骤： 在 工作模式下， 净化原水以及再生电吸附模块； 在改性模式下， 改变所 述电吸附模块表面的性质；在对电吸附模块改性时，切换到改性模式； 以及在完成电吸附模块改性后， 切换到工作模式。

如采用上述实施例三所述的系统实施， 则具体实施流程如下： 在电吸附模块正常使用过程中， 开启动力阀 332和动力阀 334。 测量装置 34持续测量电吸附模块的运行电导去除率， 具体通过下述 公式得出： 运行电导去除率= (原水电导率 -出水平均电导率） /原水 电导率， 在测得的初始电导去除率与当前电导去除率之差大于等于 10%时，判定需对电吸附模块进行改性。可将动力阀 332和动力阀 334 关闭， 开启旋拧阀 335和旋拧阀 336放水。待将电吸附模块内的水基 本控干后， 可将旋拧阀 335和旋拧阀 336关闭， 开启动力阀 331和动 力阀 333，此时电吸附模块将自动切换到改性模式下。当改性完成后， 通过旋拧阀 335和旋拧阀 336将电吸附模块内的乙二胺溶液排出并回 收。将电吸附模块重新接回电吸附工作系统中， 继续净化原水。前述 各阀门的开关由控制装置 35控制。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于 本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。