专利摘要

本发明是涉及一种膜组件A，可用于渗析、电解操作及水中特定阴离子富集。它需要解决的技术问题是，提供一种易于操作，便于维护，能耗低，具有一定富集特定阴离子能力和允许水透过的膜组件A。该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜以及带有导流槽和孔洞的支撑板组成，其特征在于，阴离子交换膜和超滤膜或者微滤膜分别固定在支撑板的两面。

权利要求

1.一种膜组件A，其特征在于：该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一、和带有导流槽和孔洞的支撑板组成；阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别固定在支撑板的两面。

说明书

技术领域

本发明提供了一种完整的膜组件A，可用于渗析、电解操作及水中特定阴离子富集。 

背景技术

离子交换膜具有很强的离子选择透过性、分离效率高、能耗低、污染少，因此在许多领域有着重要的应用价值。 

近年来，离子交换膜广泛应用于给水、污水处理行业，分离目标组分并使之浓缩富集，以利于后续处理。Seung Joo Lim等采用单一的离子交换膜，实现了废水中NH₄⁺分离，但由于采用单膜且膜两边均为溶液，无法实现大规模污水处理应用实践，而且当膜污染时，膜清洗难度较大；Yasuyuki FUKUMOTO等采用管状的离子交换膜，实现了废水中NO₃^-分离，但分离富集的NO₃^-溶液，需要外加循环泵进行循环并将浓液排出，不仅增加了运行成本，而且无法实现连续输出NO₃^-浓缩溶液；另外，离子交换膜广泛用于电渗析，但电渗析有一定局限性，即只允许特定离子透过膜，而水分子不能透过。 

因此，发明操作简便低碳环保膜组件A，将显得尤为必要。为了更好的评价膜组件A性能，需引入富集率这个重要参数，即富集率（η）定义为：在一定的操作条件下，进水离子浓度（N₁）与膜组件A出水中该离子浓度（N₂），再除以进水离子浓度（N₁）。具体计算公式如下： 

η(%)=N2-N1N1×100%]]>

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，提供一种易于操作，便于维护，能耗低，具有一定富集特定阴离子能力和允许水透过的膜组件A。 

本发明的目的通过下述技术方案实现： 

一种膜组件A，其特征在于：该膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一、和带有导流槽和孔洞的支撑板组成；阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜之一分别固定在支撑板的两面。 

本发明中所述的一种膜组件A是一种平板膜。 

本发明中所述的一种膜组件A是浸没式。 

一种水中硝氮富集装置，其特征在于：该装置包括敞口的硝氮分离器，放置在硝氮分离器内的膜组件A、曝气头和电极，气泵，气体流量计，气路管线，出水蠕动泵，压力表，进水泵，进水管，出水管，电源，导线，时间继电器；膜组件A出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制；进水泵受时间继电器控制；曝气头与气路管线、气体流量计和气泵依次相连；曝气头位于膜组件A下部；电极的两极经导线分别和电源相连，两极放在膜组件A两侧；进水泵接进水管，进水管末端位于硝氮分离器内，且靠近硝氮分离器底部；膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜或者微滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成。 

本发明还提供了一种利用上述装置的硝氮富集方法，其步骤包括： 

(1)原水引入：原水经进水泵增压后，以4-6.6ml/min进入硝氮分离器中，进水泵受时间继电器控制，进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟：1-4分钟； 

(2)膜组件A连接、流量设定及微曝气：将膜组件A浸没于硝氮分离器中，其出水口与出水管、压力表和出水蠕动泵依次相连，并受时间继电器的控制，打开出水蠕动泵，调整流量为4-6.6ml/min，经出水管出水。同时，将曝气头放入硝氮分离器中膜组件A下部进行曝气，调整气体流量计，控制DO在0.5-0.7mg/L； 

(3)电源连接及电流设定：将电极的两极经导线分别与电源相连，并将阳极正对超滤膜，阴极正对阴离子交换膜，打开电源，调整到电流为0.05-0.25A，并保持不变； 

(4)抽停时间比设定及膜组件A清洗：出水蠕动泵，在时间继电器的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟，且与进水泵同步间歇进出水，当压力表指示数值超过15kpa时，需对膜组件A进行清洗； 

(5)重新投入运行：将膜组件A清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管流出，进而实现了硝氮富集。 

本发明的一种膜组件A，其原理在于： 

膜组件A由阴离子交换膜、超滤膜和带有导流槽和孔洞的支撑板组成，膜组件A中的超滤膜可以允许水分子透过进入到超滤膜和支撑板之间，透过的水分子通过支撑板的孔洞进入到支撑板和阴离子交换膜之间，使阴离子交换膜两侧均为水溶液，由于阴离子交换膜具有阴离子（如NO₃^-）选择透过性，在不外加电流作用下，可以通过渗析原理，进入膜组件A内，在外加电流作用下，单位时间内加快NO₃^-进入膜组件A的数量增加，进入膜组件A的离子，会迅速进入到从超滤膜透过的水中，形成高浓度的硝氮浓缩液，在蠕动泵的抽吸作用下，将硝氮浓缩液转移到后续处理工艺，从而实现硝氮富集。 

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出效果： 

（1）膜组件A不仅可以允许水分子透过，而且对阴离子（如NO₃^-）具有选择透过性。 

（2）膜组件A为浸没式平板膜组件，易于操作和便于维护，并可实现规模化污水处理。 

（3）被富集的浓缩液可直接用蠕动泵抽出，输送到后续处理工艺，不需额外添加循环泵，进而减少运行成本。 

附图说明

图1为本发明提供的一种膜组件A示意图。 

图2为本发明提供的一种膜组件A的支撑板示意图。 

图3为本发明提供的一种水中硝氮富集装置示意图。 

图4为本发明提供的一种水中硝氮富集方法运行示意图。 

图中：1-支撑板 2-普通超滤膜或者微滤膜 3-阴离子交换膜 4-膜组件 A出水口 5-导流槽  6-孔洞 7-进水泵  8-进水管  9-硝氮分离器  10-电源11-导线  12-电极  13-曝气头 14-膜组件  A  15-压力表  16-出水蠕动泵17-时间继电器  18-出水管  19-气体流量计 20-气泵 21-气路管线 

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4及实施例详细加以说明，以进一步理解本发明： 

本发明中的膜组件A(图1、图2)由阴离子交换膜3、超滤膜或者微滤膜2及带有导流槽5和孔洞6的支撑板1组成。 

本发明中的阴离子交换膜3为普通的阴离子交换膜，超滤膜2为普通超滤膜或者微滤膜，为了使实验效果达到更好，本发明所采用的阴离子交换膜3为来自日本astom提供的型号为ACS的阴离子交换膜，超滤膜2为来自南京瑞 洁特提供的孔径为0.1μm、膜通量为18.75-20.83L/m².h的超滤膜。 

本发明所提供的一种水中硝氮富集装置（图3）包括敞口的硝氮分离器9，放置在硝氮分离器9内的膜组件A14、曝气头13和电极12，进水泵7，进水管8，电源10，导线11，压力表15，出水蠕动泵16，时间继电器17，出水管18，气体流量计19，气泵20，气路管线21；膜组件A出水口4与出水管18、压力表15和出水蠕动泵16依次相连，并受时间继电器17的控制；进水泵7受时间继电器17控制；曝气头13与气路管线21、气体流量计19和气泵20依次相连；曝气头13位于膜组件A14下部；电极12的两极经导线11分别和电源10相连，采用阳极正对超滤膜2，阴极正对阴离子交换膜3；进水泵7接进水管8，进水管末端位于硝氮分离器9内，且靠近硝氮分离器9底部。 

图4表示了水中硝氮富集装置运行状态，具体步骤为： 

（1）原水引入：原水经进水泵7增压后，经过进水管8以流量为4-6.6ml/min进入硝氮分离器9中，进水泵7受时间继电器17控制，进水为间歇性型进水即进水泵抽停时间比为5分钟：1-4分钟。 

（2）膜组件A连接、流量设定及微曝气：将膜组件A14浸没于硝氮分离器9中，其出水口4与出水管18、压力表15和出水蠕动泵16依次相连，并受时间继电器17的控制，打开出水蠕动泵16，调整出水流量为4-6.6ml/min并不断调整转速维持出水流量不变，经出水管18出水。同时，将曝气头13放入硝氮分离器9中膜组件A14下部进行曝气，调整气体流量计19，控制DO在0.5-0.7mg/L； 

（3）电源连接及电流设定：将电极12的两极经导线11分别与电源10相连，并将阳极正对超滤膜2，阴极正对阴离子交换膜3，打开电源10，调整电流为0.05-0.25A，并保持不变。膜组件A14中的超滤膜2可以允许水分子透过进入到超滤膜2和支撑板1之间，透过的水分子通过支撑板1的孔洞6进入到支撑板1和阴离子交换膜3之间，使阴离子交换膜3两侧均为水溶液，由于阴离子交换膜3具有阴离子（如NO₃^-）选择透过性，在外加电流作用下，单位时间内NO₃^-进入膜组件A14的数量增加，进入膜组件A14的离子，会迅速进入到从超滤膜2透过的水中，形成高浓度的硝氮浓缩液，进而使硝氮得到富集。 

（4）抽停时间比设定及膜组件A清洗：出水蠕动泵16，在时间继电器17的控制下，出水为间歇性型出水即出水蠕动泵抽停时间比为5分钟:1-4分钟， 且与进水泵7同步间歇进出水，当压力表15指示数值超过15kpa时，需对膜组件A14进行清洗。 

将膜组件A14清洗后可重新投入运行。整个过程被富集的硝氮从出水管18流出，进而实现了硝氮富集。 

以下实施例给出膜组件A性能。然而，这些实施例仅仅是提供作为说明而不是限定本发明；实施例中DO均控制在0.5-0.7mg/L即可，DO在该范围对实验结果影响可以忽略。 

结果： 

例1当原水为配水时，其主要水质指标为：NO₃^--N=86.38mg/L；操作条件为：进水泵、出水：蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟，进水流量为6.6ml/min,膜组件A出水流量为6.6ml/min，电流为0.25A时，经过硝氮富集装置后，膜出水的主要指标可以达到：NO₃^--N-=139.03mg/L，硝氮富集率为65.96%. 

例2当原水为配水时，其主要水质指标为：NO₃^--N=82.1mg/L；操作条件为：进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟，进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min，电流为0.25A时，经过硝氮富集装置后，膜出水的主要指标可以达到：NO₃^--N=138.61mg/L，硝氮富集率为68.82%。 

例3当原水为配水时，其主要水质指标为：NO₃^--N=90.33mg/L；操作条件为：进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:1分钟，进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min，电流为0.25A时，经过硝氮富集装置后，膜出水的主要指标可以达到：NO₃^--N=130.99mg/L，硝氮富集率为45.01%。 

例4当原水为配水时，其主要水质指标为：NO₃^--N=90.44mg/L；操作条件为：进水泵、出水蠕动泵抽停时间比均为5分钟:4分钟，进水流量为4ml/min,膜组件A出水流量为4ml/min，电流为0.05A时，经过硝氮富集装置后，膜出水的主要指标可以达到：NO₃^--N=93.57mg/L，硝氮富集率为3.46%。 

一种膜组件专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。