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电渗析装置

阅读：75发布：2020-05-13

IPRDB可以提供电渗析装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种电渗析装置，该电渗析装置通过在膜堆的靠近阳极室和阴极室的端部分别设置阳极保护室和阴极保护室，并运行具有一个独立循环系统的保护液来实现对电渗析装置的电极液的保护。阳极保护室与阳极室通过一张阳膜相隔，而阴极保护室与阴极室则通过另一张阳膜相隔，阳极保护室和阴极保护室与位于其间的脱盐室及浓缩室均通过阴膜相隔，以控制高价阳离子透过膜向阴极室和阳极室的迁移，使得脱盐液及浓缩液中的高价阳离子得到有效隔离，显著降低电极液中的高价金属离子的含量，避免其在阴极室生成沉淀或者发生还原反应沉积到阴极板，大大延长电极液的循环周期，显著降低电极液的运行成本。，下面是电渗析装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电渗析装置，包括膜堆以及位于所述膜堆两侧的阳极室和阴极室；其中，所述膜堆内形成若干浓缩室和脱盐室；其特征在于，所述膜堆由邻近于所述阳极室的第一阳膜、邻近于所述第一阳膜的第一阴膜、邻近于所述阴极室的第二阳膜、邻近于所述第二阳膜的第二阴膜、以及设置于所述第一阴膜和所述第二阴膜之间的交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜形成；其中，所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜之间形成交替排列的所述脱盐室和所述浓缩室；所述第一阳膜和所述第一阴膜之间形成阳极保护室，所述第二阳膜和所述第二阴膜之间形成阴极保护室。

2.根据权利要求1所述的电渗析装置，其特征在于，所述第一阳膜为增强型阳膜或外侧附加保护层的一价离子选择性阳膜；所述第二阳膜为增强型阳膜或一价离子选择性阳膜。

3.根据权利要求2所述的电渗析装置，其特征在于，所述保护层为阻隔Cl2分子透过的导电膜。

4.根据权利要求1所述的电渗析装置，其特征在于，所述第一阴膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜；所述第二阴膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜。

5.根据权利要求4所述的电渗析装置，其特征在于，所述阴离子交换膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜，所述阳离子交换膜为一价离子选择性阳膜或普通阳膜。

6.根据权利要求1-5任一所述的电渗析装置，其特征在于，所述阳极保护室和所述阴极保护室内填充有隔网。

7.根据权利要求6所述的电渗析装置，其特征在于，所述阳极保护室的布水框、所述阴极保护室的布水框、所述脱盐室以及所述浓缩室的通电面积均相等。

8.根据权利要求6所述的电渗析装置，其特征在于，所述布水框的进出水通道配有多分支歧管。

9.根据权利要求1-5任一所述的电渗析装置，其特征在于，所述电渗析装置还包括与所述阳极保护室和所述阴极保护室相连通的保护液循环槽，通入所述保护液循环槽的保护液进水为其中Na+浓度不低于0.5mol/L的钠盐水溶液；所述保护液进水在所述阳极保护室与所述保护液循环槽之间、以及在所述阴极保护室与所述保护液循环槽之间循环，形成保护液。

10.根据权利要求9所述的电渗析装置，其特征在于，所述保护液在所述阳极保护室和所述阴极保护室中的表观线速度均不低于2cm/s。

11.根据权利要求9所述的电渗析装置，其特征在于，所述钠盐水溶液为NaCl水溶液或Na2SO4水溶液。

说明书全文

电渗析装置

技术领域

[0001] 本发明属于电驱动膜分离技术领域，具体地讲，涉及一种电渗析装置。

背景技术

[0002] 电渗析作为一种电驱动膜分离技术，广泛应用于海水淡化、苦咸水淡化、食品和医药生产等领域。近年来，随着特种离子交换膜的研制和传统电渗析装置的不断革新和改进，电渗析在工业废水资源化利用和稀贵金属的分离提取等领域的应用增长强劲。电渗析可用于从含镍、钴、锰、铜、铬、锌等金属离子的工业废液中回收贵重金属；配备一价离子选择性交换膜的电渗析装置可用于从高镁或高钙溶液中高效分离提取锂、铷、铯等稀贵金属。

[0003] 在电渗析过程中，主要过程为稀贵金属离子作为反离子从脱盐室透过阳离子交换膜向浓缩室的迁移。由于离子交换膜中的导电过程实质是离子透过膜的定向迁移，不可避免地伴随有脱盐室和/或浓缩室与阳极室和/或阴极室中的电极液之间的离子交换，脱盐液和/或浓缩液中的二价以上的高价金属阳离子以反离子迁移、同名离子迁移、浓差渗透等方式透过膜进入电极液；阴极液中的高价金属离子达到一定浓度后，同阴极反应产生的氢氧根相结合生成沉淀，或者发生金属还原反应，沉积到阴极板上，影响设备的长期平稳运行，大大缩短电极液的循环周期，显著提高电极液运行成本。

[0004] 当电渗析用于从高镁锂比卤水中提取锂时，上述现象尤其突出。膜堆两侧脱盐液或浓缩液中的镁离子不断透过膜进入电极液中，当阴极液中镁离子含量超过1g/L时，阴极室会生成Mg(OH)2胶状沉淀，粘附到阴极侧膜面或阴极板上，迫使系统停车。

[0005] 目前，一般采取补充大量新电极液的方法，以保持阴极液中镁离子含量处于较低水平，但这一方法会造成较多淡水和NaNO3/硝酸或NaSO4/硫酸等试剂的大量消耗，提高了分离成本。

[0006] 另外，也有部分研究报道了通过降低电极液的pH值或直接以酸液作为电极液的方法，但这些方法一方面会造成酸的大量消耗，分离成本较高；另一方面高酸度的阴极液还会对阴极板有强烈的腐蚀作用，不具有使用价值。

[0007] 尤其是以二价或二价以上的高价金属离子占支配地位的盐溶液作为脱盐原液时，如镁锂比(即镁离子与锂离子的质量之比)为10～2000的高镁锂比卤水，如何控制这些高价金属离子向电极液的迁移量、降低电极液的运行成本、保障电渗析安全稳定运行，对电渗析技术的工业化推广具有决定性的意义。

发明内容

[0008] 为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种电渗析装置，该电渗析装置通过在膜堆的两侧设置阳极保护室和阴极保护室，有效地控制了高价金属离子透过膜层向阴极室迁移的问题。

[0009] 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

[0010] 一种电渗析装置，包括膜堆以及位于所述膜堆两侧的阳极室和阴极室；其中，所述膜堆内形成若干浓缩室和脱盐室；所述膜堆由邻近于所述阳极室的第一阳膜、邻近于所述第一阳膜的第一阴膜、邻近于所述阴极室的第二阳膜、邻近于所述第二阳膜的第二阴膜、以及设置于所述第一阴膜和所述第二阴膜之间的交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜形成；其中，所述阴离子交换膜和所述阳离子交换膜之间形成交替排列的所述脱盐室和所述浓缩室；所述第一阳膜和所述第一阴膜之间形成阳极保护室，所述第二阳膜和所述第二阴膜之间形成阴极保护室。

[0011] 进一步地，所述第一阳膜为增强型阳膜或外侧附加保护层的一价离子选择性阳膜；所述第二阳膜为增强型阳膜或一价离子选择性阳膜。

[0012] 进一步地，所述保护层为阻隔Cl2分子透过的导电膜。

[0013] 进一步地，所述第一阴膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜；所述第二阴膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜。

[0014] 进一步地，所述阴离子交换膜为一价离子选择性阴膜或普通阴膜，所述阳离子交换膜为一价离子选择性阳膜或普通阳膜。

[0015] 进一步地，所述阳极保护室和所述阴极保护室内填充有隔网。

[0016] 进一步地，所述阳极保护室的布水框、所述阴极保护室的布水框、所述脱盐室以及所述浓缩室的通电面积均相等。

[0017] 进一步地，所述布水框的进出水通道配有多分支歧管。

[0018] 进一步地，所述电渗析装置还包括与所述阳极保护室和所述阴极保护室相连通的保护液循环槽，通入所述保护液循环槽的保护液进水为其中Na+浓度不低于0.5mol/L的钠盐水溶液；所述保护液进水在所述阳极保护室与所述保护液循环槽之间、以及在所述阴极保护室与所述保护液循环槽之间循环，形成保护液。

[0019] 进一步地，所述保护液在所述阳极保护室和所述阴极保护室中的表观线速度不低于2cm/s。

[0020] 进一步地，所述钠盐水溶液为NaCl水溶液或Na2SO4水溶液。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] (1)根据本发明的电渗析装置可以大幅降低高价金属阳离子到电极液的迁移量，从而更有效地控制阴极室中电极液中生成沉淀或金属还原沉积到阴极板的反应，保障设备的长期稳定运行；

[0023] (2)根据本发明的电渗析装置大大延长了电极液的循环周期，可显著降低现有技术中淡水和试剂消耗量，缓解电极循环废液的排放或回用问题，大幅降低电极液运行成本；

[0024] (3)根据本发明的电渗析装置避免了电极液中NO3-等杂质离子对浓缩产水的污染，有利于降低其后处理的成本，并提高产品的品质；

[0025] (4)工业生产上，膜堆中浓缩室和脱盐室一般可达数百对，而根据本发明的电渗析装置只需要两个保护室，同时利用阳极保护室中的浓缩作用以及阴极保护室中的脱盐作用相互抵消，保护液消耗量可近似忽略，而以钠盐水溶液作为保护液进水，其来源广泛、价格低廉，从而保护液的运行成本可近似忽略不计；

[0026] (5)在本发明的电渗析装置中，阴极保护室内侧的第二阴膜对金属阳离子所具有的阻隔作用，使得与阴极保护室相邻的浓缩室起到完全的浓缩作用，从而避免了设备启动阶段由于浓缩液进水中的离子含量过低而首先在该处发生浓差极化的问题，解决了此时膜面发生水分解而形成Mg(OH)2或其它高价金属沉淀的问题；

[0027] (6)根据本发明的电渗析装置通过合理选择第一阳膜、第二阳膜、第一阴膜、第二阴膜、阴离子交换膜以及阳离子交换膜的种类，可应用于采用电渗析法从高镁溶液回收锂盐或从有色金属工业废液中回收贵重金属等目的，应用广泛；尤其适用于处理具有超高镁锂比(Mg2+与Li+的质量比不低于100)的含锂原液，对于将选择性电渗析法用于提锂的技术推广到化学组成各异的卤水锂资源具有决定性的意义。

附图说明

[0028] 通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

[0029] 图1是根据本发明的电渗析装置的结构示意图；

[0030] 图2是图1中膜堆的结构示意图。

具体实施方式

[0031] 以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

[0032] 将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。

[0033] 图1是根据本发明的电渗析装置的结构示意图，图2是图1中膜堆的结构示意图。

[0034] 具体参照图1和图2，根据本发明的电渗析装置包括膜堆以及位于膜堆两侧阳极室和阴极室；膜堆内形成若干浓缩室和脱盐室；膜堆由邻近于阳极室的第一阳膜K1、邻近于第一阳膜K1的第一阴膜A1、邻近于阴极室的第二阳膜K2、邻近于第二阳膜K2的第二阴膜A2、以及设置于第一阴膜A1和第二阴膜A2之间的交替排列的阴离子交换膜A和阳离子交换膜K形成；其中，阴离子交换膜A和阳离子交换膜K之间形成交替排列的脱盐室和浓缩室；第一阳膜K1和第一阴膜A1之间形成一个阳极保护室，第二阳膜K2和第二阴膜A2之间形成一个阴极保护室。

[0035] 值得说明的是，在图1中，在膜堆中的结构并不代表本发明实施例中脱盐室和浓缩室的具体排布方式，仅代表在膜堆内部由若干离子交换膜(即上述第一阳膜K1、第一阴膜A1、阴离子交换膜A、阳离子交换膜K、第二阴膜A2及第二阳膜K2)交替排列形成的阳极保护室、脱盐室、浓缩室和阴极保护室，以及与阳极保护室、脱盐室、浓缩室和阴极保护室相关的料液流动方向。

[0036] 具体来讲，本发明的电渗析装置的结构为：一张第一阳膜K1、一张第一阴膜A1、n-1张阴离子交换膜A、n张阳离子交换膜K、一张第二阴膜A2、以及一张第二阳膜K2按照由阳极室至阴极室的方向交替排列，形成了一个阳极保护室、交替排列的n个浓缩室和n个脱盐室、以及一个阴极保护室；也就是说，在该电渗析装置中，一个阳极保护室和一个阴极保护室之间夹设有均为n个交替排列的脱盐室和浓缩室，其中与阳极保护室相邻的是第一脱盐室，与阴极保护室相邻的是第一浓缩室，由第一脱盐室至第一浓缩室的方向依次交替排列有第n浓缩室、第二脱盐室、第n-1浓缩室、……、第n-1脱盐室、第二浓缩室、第n脱盐室、第一浓缩室。

[0037] 第一阳膜K1可以为耐Cl2腐蚀的增强型阳膜或在其邻近阳极室的外侧附加保护层的一价离子选择性阳膜，保护层优选为能够阻隔Cl2分子透过的导电膜；第二阳膜K2可以为耐Cl2腐蚀的增强型阳膜或一价离子选择性阳膜；阳离子交换膜K根据用途选择一价离子选择性阳膜或普通阳膜，第一阴膜A1、第二阴膜A2以及阴离子交换膜A根据用途选择一价离子选择性阴膜或普通阴膜。

[0038] 具体地，当阳离子交换膜K为一价离子选择性阳膜时，可采用日本ASTOM公司生产的CIMS型或K192型膜、旭硝子公司的CSO型膜(也称为CSV型膜)、或其它公司具有相近选择性的阳膜；当第一阴膜A1、第二阴膜A2以及阴离子交换膜A为一价离子选择性阴膜时，可采用ASTOM公司生产的ACS型或A192型膜、旭硝子公司的ASV型膜、或其它公司具有相近选择性的阴膜。

[0039] 阳极保护室和阴极保护室外均设有同脱盐室及浓缩室具有相同通电面积的布水框(图中未示出)；同时，阳极保护室和阴极保护室分别在各自的两张膜中间填充有隔网(图中未示出)、并分别具有用于保护液流通的独立的循环系统(图中未示出)以及若干条设置在布水框进水口/出水口上的多分支歧管(图中未示出)，其中循环系统的进水管与布水框的进水口相连接；隔网的设置起到相应的支撑、密封、导电和水流均布、汇集以及增强湍流等作用。如此，保护液即通过循环泵和循环管路(图中未示出)在阳极保护室、阴极保护室和保护液循环槽之间循环流动；也就是说，首先向保护液循环槽中通入保护液进水，这部分保护液进水由保护液循环槽通入阳极保护室和阴极保护室中，再由阳极保护室及阴极保护室循环回保护液循环槽时形成保护液。

[0040] 具体地，通入保护液循环槽中的保护液进水为其中Na+浓度不低于0.5mol/L的钠盐水溶液；根据该电渗析装置一般应用于从高镁锂比盐湖卤水中分离锂时采用的脱盐进水的组成，保护液进水优选为NaCl水溶液或Na2SO4水溶液。该浓度的保护液进水足以承载较大的操作电流。同时，当保护液在保护液循环槽与阳极保护室、阴极保护室循环的过程中，控制保护液在阳极保护室和阴极保护室中的表观线速度不低于2cm/s。

[0041] 为验证本发明中所述的电渗析装置在从高镁锂比盐湖卤水中分离锂的过程中的良好效果，通过具体的实施例对本发明提供的电渗析装置进行了测试。

[0042] 本发明提供的电渗析装置在进行测试时，其一般操作及原理如下：(1)将脱盐原液(即高镁锂比盐湖卤水)通入脱盐液循环槽中，该脱盐原液通过脱盐液循环泵和脱盐循环管路在脱盐室和脱盐液循环槽之间循环；(2)电极液通过电极液循环泵和电极液循环管路在阴极室、阳极室和电极液循环槽之间循环，形成电极循环液；图1中电极循环管路即指其中流通有电极循环液的管路；(3)将浓缩液进水通入浓缩液循环槽中，该浓缩液进水通过浓缩液循环泵和浓缩循环管路在浓缩室和浓缩液循环槽之间循环。如此，在直流电场的作用下，脱盐液中的Li+等阳离子通过阳离子交换膜K从脱盐室迁移至浓缩室，在浓缩室获得浓缩产水并流回浓缩循环槽，再以浓缩液形式经由浓缩循环槽通入浓缩室；同时，在脱盐室获得脱盐产水并流回脱盐循环槽，再以脱盐液形式经由脱盐循环槽通入脱盐室。图1中脱盐循环管路即指其中流通有脱盐液、脱盐产水的管路，图1中浓缩循环管路即指其中流通有浓缩液、浓缩产水的管路。

[0043] 为了保障浓缩流路正常循环和导电，至少在电渗析的启动阶段，在浓缩液循环槽中通入少量浓缩液进水，该浓缩液进水可以为去离子水。利用电渗析过程中水的电渗透现象，脱盐室中的一小部分水分渗透到浓缩室中，从而实现浓缩产水体积及离子含量的同步提升。

[0044] 以下，将通过具体的实施例来说明本发明的电渗析装置以及其应用效果。

[0045] 实施例1

[0046] 在实施例1中，第一阳膜K1和第二阳膜K2均为耐Cl2腐蚀增强型阳膜，第一阴膜A1以及第二阴膜A2均为A192型膜，阴离子交换膜A均为ACS型膜，阳离子交换膜K均为CIMS型膜。

[0047] 保护液进水为1mol/LNaCl，其进入体积为3L；脱盐原液的主要组成如表1所示，其进入体积为4.5L；浓缩液进水的进入体积为0.95L；电极液为1mol/L NaNO3与0.01mol/L HNO3的混合溶液，其进入体积为2L；保护液的主要组成如表1所示。

[0048] 在电渗析过程中，控制平均电流密度为210A·m-2，并且控制保护液在阳极保护室和阴极保护室中的表观线速度为2.3cm/s。经340min的电渗析操作，并未出现沉淀，且保护液的体积仅减少为2.94L；同时，对脱盐产水、浓缩产水、保护液及电极循环液的主要组成进行了分析，均列于表1中。

[0049] 表1脱盐原液、保护液、脱盐产水、浓缩产水和电极循环液的主要组成[0050]

[0051] 注：在表1中，“—”表示无法测出或不影响效果未提供，下表2、3同理。

[0052] 在实施例1中，当电渗析时间达到340min时，Li+收率为98.2％；保护液中Mg2+浓度近似为浓缩产水中Mg2+浓度的1/100。

[0053] 对比保护液进水与表1中保护液的组成，可以看出，在经过一定时间的电渗析后，保护液的主体成分为1mol/L左右的NaCl，与保护液进水的组成变化不大，说明阳极保护室中的浓缩作用以及阴极保护室中的脱盐作用发生耦合，可相互抵消，从而使得保护液可长期运行，显著降低保护液运行成本；与此同时，表1中电极循环液的主体成分为1mol/L左右2+
的NaNO3，与电极液相比未发生大的变化，且其中高价金属阳离子Mg 的含量较低，说明本实施例提供的电渗析装置可以大幅降低高价金属阳离子Mg2+到电极液的迁移量，从而更有效地控制阴极室中电极液中生成沉淀或金属还原沉积到阴极板的反应，保障设备的长期稳定运行。

[0054] 实施例2

[0055] 在实施例2中，第一阳膜K1为其外侧附加保护层N801的CIMS型膜，第二阳膜K2和阳离子交换膜K均为CIMS型膜，第一阴膜A1和第二阴膜A2均为AMX型膜，阴离子交换膜A均为ACS型膜。

[0056] 保护液进水为1mol/LNaCl，其进入体积为3L；脱盐原液的主要组成如表2所示，其进入体积为4.5L；浓缩液进水的进入体积为0.95L；电极液为1mol/L NaNO3与0.01mol/L HNO3的混合溶液，其进入体积为2L；保护液的主要组成如表2所示。

[0057] 在电渗析过程中，控制平均电流密度为210A·m-2，并且控制保护液在阳极保护室和阴极保护室中的表观线速度为2.2cm/s。经339min的电渗析操作，并未出现沉淀，且保护液的体积仅减少为2.95L；同时，对脱盐产水、浓缩产水、保护液及电极循环液的主要组成进行了分析，均列于表2中。

[0058] 表2脱盐原液、保护液、脱盐产水、浓缩产水和电极循环液的主要组成[0059]

[0060] 在实施例2中，当电渗析时间为339min时，Li+收率为97.0％；保护液中Mg2+浓度近似为浓缩产水中Mg2+浓度的1/370。

[0061] 对比保护液进水与表2中保护液的组成，可以看出，在经过一定时间的电渗析后，保护液的主体成分为1mol/L左右的NaCl，与保护液进水的组成变化不大，说明阳极保护室中的浓缩作用以及阴极保护室中的脱盐作用发生耦合，可相互抵消，从而使得保护液可长期运行，显著降低保护液运行成本；与此同时，表2中的电极循环液的主体成分为1mol/L左右的NaNO3，与电极液相比未发生大的变化，且其中高价金属阳离子Mg2+的含量较低，说明本实施例提供的电渗析装置可以大幅降低高价金属阳离子Mg2+到电极液的迁移量，从而更有效地控制阴极室中电极液中生成沉淀或金属还原沉积到阴极板的反应，保障设备的长期稳定运行。

[0062] 实施例3

[0063] 在实施例3中，第一阳膜K1和第二阳膜K2均为耐Cl2腐蚀增强型阳膜，第一阴膜A1、第二阴膜A2以及阴离子交换膜A均为ACS型膜，阳离子交换膜K均为CIMS型膜。

[0064] 保护液进水为0.25mol/LNa2SO4，其进入体积为3L；脱盐原液的主要组成如表3所示，其进入体积为4.5L；浓缩液进水的进入体积为0.95L；电极液为0.5mol/LNa2SO4和0.005mol/L H2SO4的混合溶液，其进入体积为2L；保护液的主要组成如表3所示。

[0065] 在电渗析过程中，控制平均电流密度为210A·m-2，并且控制保护液在阳极保护室和阴极保护室中的表观线速度为2.2cm/s。经340min的电渗析操作，并未出现沉淀，且保护液的体积仅减少为2.94L；同时，对脱盐产水、浓缩产水、保护液及电极循环液的主要组成进行了分析，均列于表3中。

[0066] 表3脱盐原液、保护液、脱盐产水、浓缩产水和电极循环液的主要组成[0067]

[0068] 在实施例3中，当电渗析时间为340min时，Li+收率为97.7％；保护液中Mg2+浓度近似为浓缩产水中Mg2+浓度的1/420。

[0069] 对比保护液进水与表3中保护液的组成，可以看出，在经过一定时间的电渗析后，保护液的主体成分为0.25mol/L左右的Na2SO4，与保护液进水的组成变化不大，说明阳极保护室中的浓缩作用以及阴极保护室中的脱盐作用发生耦合，可相互抵消，从而使得保护液可长期运行，显著降低保护液运行成本；与此同时，电极循环液的主体成分为0.5mol/L左右的Na2SO4，与电极液相比未发生大的变化，且其中高价金属阳离子Mg2+的含量较低，说明本实施例提供的电渗析装置可以大幅降低高价金属阳离子Mg2+到电极液的迁移量，从而更有效地控制阴极室中电极液中生成沉淀或金属还原沉积到阴极板的反应，保障设备的长期稳定运行。

[0070] 通过对比实施例1-3，可以看出，根据本发明的电渗析装置可以使保护液循环数十次以上而不至于保护液到电极循环液中的Mg2+通量大幅增加而在阴极膜面上造成沉淀析出。

[0071] 为了进一步验证本发明的电渗析装置的有益效果，进行了如下的对比实验，对比例1旨在通过与上述实施例1进行对比，以说明阳极保护室和阴极保护室设置的必要性。

[0072] 对比例1

[0073] 在对比例1中，所采用的电渗析装置与上述实施例1中的电渗析装置的相同之处在此不再赘述，只描述二者的不同之处。不同之处在于：不设置第二阴膜A2以及第二阴膜A2和第二阳膜K2之间的阴极保护室，同时将第一阴膜A1替换为ACS型膜，阳极保护室的布水框更换为浓缩室隔板，并将其与浓缩液循环槽相连通。也就是说，在对比例1的电渗析装置中，膜堆包括邻近阳极室的第一阳膜K1、邻近阴极室的第二阳膜K2以及夹设于第一阳膜K1和第二阳膜K2之间的交替排布的阴离子交换膜A和阳离子交换膜K，其中，第一阳膜K1和第二阳膜K2仍采用如实施例1中的耐Cl2腐蚀增强型阳膜，而阴离子交换膜A均为ACS型膜，阳离子交换膜K均为CIMS型膜。

[0074] 采用与实施例1相同的条件，经过348min电渗析即发现电极液中出现少许白色沉淀，经XRD鉴定为Mg(OH)2；同时，对脱盐产水、浓缩产水及电极循环液的主要组成进行了分析，均列于表4中。

[0075] 表4脱盐原液、脱盐产水、浓缩产水和电极循环液的主要组成

[0076]

[0077] 注：在表4中，“—”表示无法测出或不影响效果未提供。

[0078] 从表4中可以看出，在经过一段时间的电渗析后，电极循环液中Mg2+浓度大幅上升，如此，即使得阴极室中电极液中生成沉淀，阻止了设备的长期稳定运行，迫使设备停车；且大大缩短电极液的循环周期，显著提高电极液运行成本。

[0079] 通过对比实施例1与对比例1的电渗析效果，可以看出，当以高镁锂比含锂料液作为含锂脱盐原液时，采用带有保护室的一价离子选择性电渗析装置提锂时，Mg2+到电极循环液的通量可降低至1/37左右(实施例1表1中电极循环液中Mg2+浓度为38.31mg/L、对比例1表4中电极循环液中Mg2+浓度为1402mg/L)，实施例1中的电渗析装置以极小的代价防止了电极循环液中生成沉淀，降低了电极液运行成本，而且避免了电极循环液中杂质离子对浓缩产水的污染，有利于降低浓缩产水的后处理成本并提高其获得的锂盐产品的品质。上述对比例1与实施例1的电渗析效果对比，也从反面证明根据上述实施例1-3中的电渗析装置中阳极保护室和阴极保护室的设计的必要性。

[0080] 因此，综合上述实施例1-3以及对比例1，可以看出，根据本发明的电渗析装置在膜堆的两侧由内到外依次采用阴膜(第一阴膜A1、第二阴膜A2)、保护室(阳极保护室、阴极保护室)、阳膜(第二阳膜K1、第二阳膜K2)隔离，以其中Na+含量不低于0.5mol/L的钠盐水溶液作为保护液进水，采用独立的循环流路通过阳极保护室和阴极保护室，由于阳极保护室和阴极保护室的设置，使得电极循环液同浓缩液和脱盐液得到充分隔离，保护液的组成简单、原料来源广泛、价格低廉，不仅以极小的代价防止了电极循环液中生成沉淀，降低了电极液运行成本，而且避免了电极循环液中杂质离子对浓缩产水的污染，有利于降低浓缩产水的后处理成本并提高其获得的产品的品质。上述实施例1中脱盐产水中镁锂比可达800以上，可以获知根据本发明的电渗析装置有助于在保持设备长期稳定运行的前提下，从高镁锂比盐湖卤水中以高达98％的收率(脱盐产水中Li+浓度低于70mg/L)来浓缩富集锂盐，且该电渗析装置尤其适用于处理具有超高镁锂比(Mg/Li≥100)的含锂脱盐原液。

[0081] 虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

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电渗析电源-专利编号CN107453476A	2020-05-11	252
电渗析装置-专利编号CN105800743A	2020-05-13	685
电渗析装置-专利编号CN106044966A	2020-05-11	809
电渗析装置-专利编号CN106823815A	2020-05-13	75
电渗析隔板-专利编号CN103816806B	2020-05-12	872
电渗析装置-专利编号CN100563794C	2020-05-12	1005
电渗析设备-专利编号CN1204549A	2020-05-13	399
电渗析隔板-专利编号CN103816806A	2020-05-11	855
电渗析装置-专利编号CN102757114A	2020-05-12	886
一种电渗析器-专利编号CN2776962Y	2020-05-11	38

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