一种电场强化的快速膜浓缩方法和装置

一种电场强化的快速膜浓缩方法和装置，涉及利用膜技术浓缩溶液中的带电溶质分子、胶体分子和微粒的方法和装置。选择截留分子量大于溶质分子分子量或者孔径大于微粒直径的过滤膜，通过外加直流电场使分子或者微粒产生背离膜面的电泳运动，提高溶质分子和微粒在膜分离侧的截留率，而溶剂则快速渗透通过膜，实现溶质分子或者微粒的快速浓缩。本发明相对于常规膜浓缩过程，可以大幅度降低浓缩时间，提高浓缩效率，同时显著降低膜污染，提高膜使用寿命。

1.一种电场强化的快速膜浓缩方法，其特征是：在膜过滤过程中，选择截留分子量大于溶质分子分子量或者孔径大于微粒直径的过滤膜，溶质分子和微粒在外加电场的作用下产生背离膜面的运动而截留在膜分离侧，溶剂分子在压力驱动下快速渗透过膜，实现溶质分子和微粒的快速浓缩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的过滤膜选用有机聚合物膜或无机膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的有机聚合物膜选用纤维素类、聚醚砜类、聚砜类、聚烯烃类、聚酰胺类或聚哌嗪类膜。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的无机膜选用陶瓷膜或金属膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的外加电场由一对与外接直流电源连接的电极产生，电极由不锈钢或钛或铂构成，电极可以直接与溶液接触，也可以通过透析膜、离子交换膜或凝胶与溶液隔开，隔离膜与电极之间是具有导电能力的电解液。
6.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，其特征是：装置包括平板式膜元件、压力传感器、进料泵、电解液循环泵、电极、隔离膜、流量调节阀、电解液储槽；装置由一片平板式膜元件与在平板式膜元件的两侧的电极构成平板错流通道，电极可以与料液直接接触，也可以通过隔离膜隔离，电极与隔离膜之间则通入电解液，电解液由循环泵循环使用，电解液储存在电解液储槽中，在平板式错流过滤装置一侧开有原料液进口，原料液进口处安装有一带有压力传感器和流量调节阀的管路，该管路与一台进料泵连接；在平板式错流过滤装置另一侧开有料液或循环液出口，该出口与一安装有流量调节阀的管路相连，该管路通向原料罐，通过调节阀门的开度，控制错流的速度和过膜压力；在平板式膜元件过滤膜透过侧开有渗透液出口，使渗透液排出平板式错流过滤装置。
7.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，其特征是：装置包括终端过滤池、滤膜、压力传感器、进料泵、电解液循环泵、电极、搅拌子、隔离膜、电解液储槽；在终端过滤池的底面有一平片滤膜，滤膜下方通过多孔板或者滤网支撑，在终端过滤池的上部开有原料液进口，原料液进口处安装有一带有压力传感器的管路，在滤膜下方的终端过滤池的下部开有渗透液出口，渗透液透过滤膜进入滤膜与电极之间的空间，由渗透液出口引出，两块电极板分别放置于滤膜的两侧，电极可以与料液直接接触，也可以通过隔离膜隔离，电极与隔离膜之间则通入电解液，电解液由循环泵循环使用，电解液储存在电解液储槽中。
8.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，其特征是：装置包括管式膜元件、滤膜、压力传感器、进料泵、电极、流量调节阀；管式膜元件中安装有管状的滤膜，在滤膜的两侧分别设有管状和棒状的电极，在管式错流过滤装置的一侧滤膜与棒状电极之间开有原料液进口，原料液进口处安装有一带有压力传感器和流量调节阀的管路，该管路与一台进料泵连接；在管式错流过滤装置另一侧开有料液或循环液出口，该出口与一安装有流量调节阀的管路相连，该管路通向原料罐，通过调节阀门的开度，控制错流的速度和跨膜压力；料液在泵的驱动下进入棒状电极与滤膜之间的空间，渗透液透过滤膜进入滤膜与管状电极之间的空间，由渗透液出口引出。