一种回转式柔性电极电容去离子装置及方法

1.本发明属于电化学脱盐技术领域，具体涉及一种回转式柔性电极电容去离子装置及方法。


背景技术：

2.电容去离子是指利用带电电极吸附水中离子的现象，使水中溶解盐类被电极吸附而实现脱盐的一种电化学水处理技术，该技术广泛应用在海水淡化、工农业用水和生活用水除盐等领城中。与常规方法相比，电容去离子技术具有低成本、低能耗、常温高效、易再生，易维护和环境友好等优点，被认为是一项很有潜力的脱盐技术。
3.电容去离子技术基于双电层理论，在一对平行的极板间施加静电场，极板间浴液中的带电粒子在电场作用下定向迁移并被吸附于电极表面，溶液离子浓度降低：电极吸附饱和后，短接或反接，在静电斥力的作用下，被吸附的离子从极板上脱附下来，实现电极材料的再生。
4.目前按照电极形式主要有固定式和流动式电极电容去离子技术，固定电极的电极是固定不动，咸水在电极板间流动实现极板和离子之间的接触，由于整个电容去离子过程需要吸附和脱附交替运行，因此不易实现连续脱盐过程。流动电极是将固态极板改成可流动电极浮液，吸附和脱附过程被分开，解决了连续工作的问题：但是悬浮态电极导电性不佳，沉淀会对电机区域造成影响。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种回转式柔性电极电容去离子装置及方法，解决了去离子装置的导电性底，易沉淀的技术问题。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明包括倒u形状的机壳，所述机壳内设有两个倒u形的电极单元，所述电极单元包括电极带、四个传动辊以及两个导向辊，四个所述传动辊四角分布，所述电极带环绕在所述传动辊外侧呈倒u形，两个所述导向辊抵在所述电极带外侧使所述电极带绷紧；其一所述电极单元设于另一所述电极单元的凹部内侧，两个所述电极单元的两侧相互贴近且平行，贴近的两根所述电极带的外侧左右分别设有一个导电辊，单个所述电极单元的左上方位置的所述传动辊受电机驱动转动，所述机壳两侧分别为底部封闭的柱壳，所述电极单元的两侧分别位于所述柱壳内，所述传动辊转动设置在所述柱壳内侧，所述柱壳上开设相对的引流孔，所述引流孔上转动设有引流桨，所述引流桨受所述传动辊驱动转动。
8.进一步，所述引流桨包括转环、桨体以及齿环，所述转环转动设置在所述引流孔内侧，所述桨体同轴固定在所述转环内部，所述齿环同轴固定在所述转环外侧，所述传动辊同轴设有驱动齿，所述驱动齿位于所述柱壳外侧，所述驱动齿与所述齿环啮合。
9.进一步，所述柱壳上开设若干水孔。
10.进一步，所有所述引流桨的转动方向相同。
11.进一步，所述柱壳外侧设有遮盖所述引流孔的滤壳，还包括设置在柱壳上的刮除部，所述刮除部包括固定在机壳上的限位板，所述限位板上竖直移动设有若干竖杆，所述竖杆下端固接有c形刮条，上端固接有挡条，所述c形刮条还固定有浮板，所述c形刮条两内侧滑动接触在两片所述滤壳上。
12.进一步，所述电极带包括若干依次连接的电极板，所述电极板之间通过绝缘搭扣连接。
13.进一步，所述电极带的内侧设有履带齿，所述传动辊外侧设有与所述履带齿啮合的齿槽。
14.进一步，所述电极带包括依次设置的柔性导电带、柔性导电层以及离子交换膜。
15.进一步，所述导电辊包括辊体以及包裹在所述辊体外周的导电外壳，所述导电外壳通过电线与电源连接。
16.一种使用回转式柔性电极电容去离子装置的进行去离子处理的方法，其特征在于：
17.s1：将去离子装置的两侧柱壳分别置于待处理液体和脱附液体中；
18.s2：对待处理液体内的左侧导电辊接电源阳极，右侧导电辊接电源阴极；对脱附液体内的左侧导电辊接电源阴极，右侧导电辊接电源阳极；
19.s3：电机驱动传动辊转动，进行去离子处理。
20.本发明的有益效果在于：
21.1、通过将此设备的两端柱壳分别伸入待处理液体和脱附液体中，通过对电极单元两侧相互贴近且平行的电极带外表面通电，使电极带外表面之间的间隙形成吸附区和解析区，通过回转式电机带，使此结构兼顾了固定电极和流动电机的双重优势，解决了固定电极的不易连续和流动电极电容去离子电极导电性差、电极活性材料易沉降或流失的问题，此设备既具有固定电极稳定性高的特点，也具有流动电极吸附效率高、易于实现连续制程的特点。
22.2、通过传动辊的转动实现电极带的传送以及引流桨的同时转动，若干引流桨的引流，使柱壳内形成单向的液体流动趋势，加速液体处理的速度，通过单向液体流动，使沉淀排出柱壳外。
23.3、此结构中，滤壳用于挡置大型杂质，避免大型杂质对传动结构的卡死，刮除部用于刮除长时间水处理挡置在滤壳上的堵塞物；此结构保证水处理的循环运行和使用。
24.本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
25.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
26.图1为本发明实施例去离子装置的整体示意图；
27.图2为本发明实施例机壳内部结构示意图；
28.图3为本发明实施例柱壳处结构示意图；
29.图4为本发明实施例柱壳处的剖视图；
30.图5为本发明实施例引流桨的结构示意图；
31.图6为本发明实施例导电辊的结构示意图；
32.图7为本发明实施例电极板的结构示意图；
33.图8为本发明实施例导电辊的结构示意图；
34.图9为本发明实施例刮除部的结构示意图；
35.附图中标记如下：1、机壳；11、柱壳；12、引流孔；13、水孔；2、电极单元；21、电极带；22、传动辊；221、齿槽；23、导向辊；3、导电辊；31、辊体；32、导电外壳；4、引流桨；41、转环；42、桨体；43、齿环；44、驱动齿；45、传动齿；5、滤壳；6、刮除部；61、限位板；62、竖杆；63、挡条；64、c形刮条；65、浮板；7、电极板；71、绝缘搭扣；72、履带齿；73、柔性导电带；74、柔性导电层；75、离子交换膜；8、吸附区；9、解析区。
具体实施方式
36.如图1～9所示，本发明提供了一种回转式柔性电极电容去离子装置，参考图1以及图2，包括倒u形状的机壳1，即可由绝缘材料制成；在所述机壳1内设有两个倒u形的电极单元2，所述电极单元2包括电极带21、四个传动辊22以及两个导向辊23，四个所述传动辊22四角分布，所述电极带21环绕在所述传动辊22外侧呈倒u形，如图7和图8所示，所述电极带21的内侧设有履带齿72，所述传动辊22外侧设有与所述履带齿72啮合的齿槽221，两个所述导向辊23抵在所述电极带21外侧使所述电极带21绷紧；所述电极带21包括依次设置的柔性导电带73、柔性导电层74以及离子交换膜75，并且，所述电极带21由若干依次连接的电极板7构成，所述电极板7之间通过绝缘搭扣71连接；其一所述电极单元2设于另一所述电极单元2的凹部内侧，两个所述电极单元2的两侧相互贴近且平行，贴近的两根所述电极带21的外侧左右分别设有一个导电辊3，参考图6，所述导电辊3包括辊体31以及包裹在所述辊体31外周的导电外壳32，所述导电外壳32通过电线与电源连接，电极单元2单侧的两个导电辊3接电源正负极，单个所述电极单元2的左上方位置的所述传动辊22受电机驱动转动，在电机的带动下，电极单元2一侧的电极带21缓慢传递至所述电极单元2的另一侧，如图1、图3和图4所示，所述机壳1两侧分别为底部封闭的柱壳11，所述电极单元2的两侧分别位于所述柱壳11内，所述传动辊22转动设置在所述柱壳11内侧，在柱壳11的内部底端，两根传动辊22并排设置，两根传动辊22的转轴从传动辊22两端穿出柱壳11并分别连接有一个驱动齿44，在柱壳11的侧面，每个驱动齿44上开设两个引流孔12，所述引流孔12上转动设有引流桨4，参考图5所示的引流桨4，所述引流桨4包括转环41、桨体42以及齿环43，所述桨体42同轴固定在所述转环41内部，所述齿环43同轴固定在所述转环41外侧，所述转环41转动设置在所述引流孔12内侧，并且在驱动齿44上方的两个引流孔12之间还设有传动齿45，使驱动齿44、引流桨4、传动齿45、引流桨4依次啮合，这种结构下，壳体单侧的柱壳11上所有引流桨4的桨体42同向的偏转角度均相同，使所有所述引流桨4的转动方向相同，传递流体的方向相同。
37.此去离子装置，用于对污水进行电解处理，将此设备的两端柱壳11分别伸入待处理液体和脱附液体中，通过对电极单元2其中一侧相互贴近且平行的电极带21外表面通电，使电极带21外表面之间的间隙形成吸附区8，参考图2中的电极单元2左侧的离子转移示意图，在阳极导电辊3和阴极导电辊3的电场驱动下，待处理液体中的离子形成定向迁移，吸附
到电极带21内，即可实现对待处理液体的净化；电极带21能随传动辊22传递至电极单元2的另一侧，电极单元2另一侧相反的导电辊3设置，使电极单元2另一侧的电极带21外表面之间形成解析区9，电极带21内的离子再次迁移进入脱附液体中；此结构兼顾了固定电极和流动电机的双重优势，解决了固定电极的不易连续和流动电极电容去离子电极导电性差、电极活性材料易沉降或流失的问题，此设备既具有固定电极稳定性高的特点，也具有流动电极吸附效率高、易于实现连续制程的特点，并且此结构还能根据待处理液体的净化需求，调整回转速度，能精确把控液体的处理时间，此结构连续性强，能保证液体处理的高效运转，本发明还通过设置绝缘搭扣71，使电极带21形成部连续的离子储存段，有效防止吸附区8和解析区9的电极带21短路，保证设备稳定运行。
38.此设备还通过传动辊22的转动，带动位于柱壳11上若干引流桨4转动，使水流产生移动；其中引流桨4通过转环41内设置桨体42，转环41外转动设置在柱壳11的引流孔12上，使整个引流桨4结构扁平，不易损坏，也不易对其他结构造成磕碰和影响；引流孔12周围设置的水孔13能避免柱壳11内外的水压差别过大导致柱壳11内的水流不充足，通过传动辊22的转动实现电极带21的传送以及引流桨4的同时转动，若干引流桨4的引流，使柱壳11内形成单向的液体流动趋势，加速液体处理的速度，通过单向液体流动，使沉淀排出柱壳11外。
39.更进一步的方案中，如图1和图9所示，所述柱壳11外侧设有遮盖所述引流孔12的滤壳5，还包括设置在柱壳11上的刮除部6，所述刮除部6包括固定在机壳1上的限位板61，所述限位板61上竖直移动设有若干竖杆62，所述竖杆62下端固接有c形刮条64，上端固接有挡条63，所述c形刮条64还固定有浮板65，所述c形刮条64两内侧滑动接触在两片所述滤壳5上，当将此装置置于两个区域水中时，机壳1的中段搁置在水池岸边，两根柱壳11分别插入水中，此时在浮力的作用下，c形刮条64浮于水面，位于滤壳5的上端，当结束水处理或滤壳5堵塞时，抬起整个设备，c形刮条64在重力的作用下下移，对滤壳5进行清理，必要的，在柱壳11排出沉淀方向的滤壳5底端，可开设供沉淀排出的出口，避免沉淀难以清理的问题。
40.此结构中，滤壳5用于挡置大型杂质，避免大型杂质对传动结构的卡死，刮除部6用于刮除长时间水处理挡置在滤壳5上的堵塞物；此结构保证水处理的循环运行和使用。
41.使用回转式柔性电极电容去离子装置的进行去离子处理的方法如下：
42.s1：将去离子装置的两侧柱壳11分别置于待处理液体和脱附液体中；
43.s2：对待处理液体内的左侧导电辊3接电源阳极，右侧导电辊3接电源阴极；对脱附液体内的左侧导电辊3接电源阴极，右侧导电辊3接电源阳极；
44.s3：电机驱动传动辊22转动，进行去离子处理。
45.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：包括倒u形状的机壳(1)，所述机壳(1)内设有两个倒u形的电极单元(2)，所述电极单元(2)包括电极带(21)、四个传动辊(22)以及两个导向辊(23)，四个所述传动辊(22)四角分布，所述电极带(21)环绕在所述传动辊(22)外侧呈倒u形，两个所述导向辊(23)抵在所述电极带(21)外侧使所述电极带(21)绷紧；其一所述电极单元(2)设于另一所述电极单元(2)的凹部内侧，两个所述电极单元(2)的两侧相互贴近且平行，贴近的两根所述电极带(21)的外侧左右分别设有一个导电辊(3)，单个所述电极单元(2)的左上方位置的所述传动辊(22)受电机驱动转动，所述机壳(1)两侧分别为底部封闭的柱壳(11)，所述电极单元(2)的两侧分别位于所述柱壳(11)内，所述传动辊(22)转动设置在所述柱壳(11)内侧，所述柱壳(11)上开设相对的引流孔(12)，所述引流孔(12)上转动设有引流桨(4)，所述引流桨(4)受所述传动辊(22)驱动转动。2.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述引流桨(4)包括转环(41)、桨体(42)以及齿环(43)，所述转环(41)转动设置在所述引流孔(12)内侧，所述桨体(42)同轴固定在所述转环(41)内部，所述齿环(43)同轴固定在所述转环(41)外侧，所述传动辊(22)同轴设有驱动齿(44)，所述驱动齿(44)位于所述柱壳(11)外侧，所述驱动齿(44)与所述齿环(43)啮合。3.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述柱壳(11)上开设若干水孔(13)。4.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所有所述引流桨(4)的转动方向相同。5.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述柱壳(11)外侧设有遮盖所述引流孔(12)的滤壳(5)，还包括设置在柱壳(11)上的刮除部(6)，所述刮除部(6)包括固定在机壳(1)上的限位板(61)，所述限位板(61)上竖直移动设有若干竖杆(62)，所述竖杆(62)下端固接有c形刮条(64)，上端固接有挡条(63)，所述c形刮条(64)还固定有浮板(65)，所述c形刮条(64)两内侧滑动接触在两片所述滤壳(5)上。6.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述电极带(21)包括若干依次连接的电极板(7)，所述电极板(7)之间通过绝缘搭扣(71)连接。7.根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述电极带(21)的内侧设有履带齿(72)，所述传动辊(22)外侧设有与所述履带齿(72)啮合的齿槽(221)。8.所述根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述电极带(21)包括依次设置的柔性导电带(73)、柔性导电层(74)以及离子交换膜(75)。9.所述根据权利要求1所述的回转式柔性电极电容去离子装置，其特征在于：所述导电辊(3)包括辊体(31)以及包裹在所述辊体(31)外周的导电外壳(32)，所述导电外壳(32)通过电线与电源连接。10.一种使用回转式柔性电极电容去离子装置的进行去离子处理的方法，其特征在于：s1：将去离子装置的两侧柱壳(11)分别置于待处理液体和脱附液体中；s2：对待处理液体内的左侧导电辊(3)接电源阳极，右侧导电辊(3)接电源阴极；对脱附液体内的左侧导电辊(3)接电源阴极，右侧导电辊(3)接电源阳极；s3：电机驱动传动辊(22)转动，进行去离子处理。

技术总结
本发明公开了一种回转式柔性电极电容去离子装置及方法，属于电化学脱盐技术领域，通过将此设备的两端柱壳分别伸入待处理液体和脱附液体中，对电极单元两侧相互贴近且平行的电极带外表面通电，使电极带外表面之间的间隙形成吸附区和解析区，通过回转式电极带，兼顾了固定电极和流动电机的双重优势，解决了固定电极的不易连续和流动电极电容去离子电极导电性差、电极活性材料易沉降或流失的问题，此设备既具有固定电极稳定性高的特点，也具有流动电极吸附效率高、易于实现连续运行的特点；通过传动辊的转动实现电极带的传送以及引流桨的同时转动，若干引流桨的引流，使柱壳内形成单向的液体流动趋势，加速液体处理的速度。加速液体处理的速度。加速液体处理的速度。


技术研发人员：赵志伟 陈瑞 李莉 祁宝川 邓小永
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/7/21