本发明涉及膜分离及污水处理，具体涉及一种低压错流导电膜池及其分离装置和在水处理方面的应用。
背景技术：
1、随着全球工业化进程的加快，环境污染(尤其是染料废水排放污染)问题日益成为人们的关注焦点。过去在面对复杂且多样的污水挑战时，寻求一种通用且廉价的处理技术以应对所有类型的污染物几乎是不可能的。然而随着科技的进步，特别是膜分离技术领域的不断创新，为有效、可持续性的处理各类废水提供了新的可能性。
2、膜分离技术一般通过物理隔离的方式去除水中的污染物，具有操作简便、效率高、对环境友好等诸多优点。因此不断探索和优化膜分离技术并与其他清洁技术相结合，是实现高效分离染料污水的重要路径。然而膜分离技术的选择性与透过性难以兼顾和平衡，这种局限性往往限制了分离效率。此外压力驱动膜(如纳滤膜、反渗透膜)在运行过程中需要施加较大的额外初始压力，以此获取必要的渗透流量，如此一来不可避免的导致了较高的能耗。
3、导电膜作为膜处理技术的一种创新产品，不仅具有超越传统膜材料分离污染物的能力，而且还引入了清洁功能。导电膜的独特之处在于，能够根据外加电位的差异通过多种作用机制进行分离，如直接氧化、间接氧化、静电斥力及电吸附等，在去除溶液中有害物质方面更加高效。导电膜通常采用的导电材料包括导电聚合物、碳纳米管、石墨烯等二维材料。死端分离方式在过去的导电膜研究中被广泛探讨，不同研究人员提出了许多理论，但现实应用中横流分离却占据了主要地位。相较于死端分离，横流分离系统在实际操作中能够更有效的促进物质传递和分离，同时显著提升膜的处理能力并降低能耗。目前基于横流分离导电膜的研究较为缺乏，在这一领域还存在广阔的研究空间和潜在的改进机会。因此深入探索和优化导电膜在横流分离中的应用，对提升膜技术在环境保护和工业应用中的效率和可行性具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种低压错流导电膜池5，其包括膜池主体a(即5-5)、导电膜5-6、膜池主体b(即5-8)、电极。在膜池主体b上设置有错流池5-7，所述导电膜5-6固定在膜池主体a与膜池主体b之间并且正对错流池5-7；所述电极穿过膜池主体b并与导电膜5-6电连接。
2、进一步的，在膜池主体a上设置有渗透液出口5-1，在导电膜5-6与膜池主体a之间设置有容纳渗透液的腔体，所述渗透液出口5-1与所述腔体连通，用于将处理后得到的渗透液排出低压错流导电膜池。
3、进一步的，在膜池主体b上设置有料液总入口5-9、错流池进液口5-12、错流池出液口5-13、料液总出口5-14，所述错流池进液口5-12、错流池出液口5-13均与错流池5-7连通，所述料液总入口5-9、料液总出口5-14分别与错流池进液口5-12、错流池出液口5-13连通，用于将待处理废液输送进错流池进行处理和将处理完的剩余液体排出。
4、进一步的，该低压错流导电膜池还包括多孔板5-3、密封胶圈5-4，所述密封胶圈5-4固定在错流池5-7中并被导电膜5-6压紧，所述多孔板5-3固定在导电膜5-6与膜池主体a之间的腔体中。
5、进一步的，所述电极包括两根接膜电极5-10和一根圆柱电极5-11。
6、本发明的目的之二在于提供一种低压错流导电膜分离装置，该装置包括上述导电膜池5、进料装置1、放料装置2，在进料装置1中装有待处理废液，进料装置1的底部出口通过进料管道9与导电膜池5的料液总入口5-9连通，进料装置1的顶部入口通过排料管道11与导电膜池5的渗透液出口5-1相连，在排料管道11上还并联有放料装置2。
7、进一步的，该装置还包括隔膜泵7，其布置在进料管道9上，用于提供200～500kpa的跨膜压差。
8、进一步的，该装置还包括温度传感器3、微流量调节阀4、压力传感器6，所述温度传感器3、微流量调节阀4、压力传感器6分散布置在排料管道11上，并且位于放料装置2上游。
9、进一步的，所述放料装置2包括串联的排料支管2-1和放料阀门2-2。
10、进一步的，所述进料装置1还包括进料罐1-1和包裹在其周围的夹套1-4，在夹套1-4上设置有冷却水出口1-2和冷却水入口1-3。进料罐1-1中装有待处理废液，循环冷却水从冷却水入口1-3流入夹套1-4，并从冷却水出口1-2流出，从而为进料罐1-1中的待处理废液升温或降温。
11、进一步的，所述导电膜池5通过电极与外接电源8相连进行供电，外接电源8的电压不超过10v。
12、本发明的目的之三在于提供上述低压错流导电膜分离装置在水处理方面的应用。
13、进一步的，所述应用的过程具体如下：将待处理废水输送至进料装置1中，料液经进料管道9、隔膜泵7进入导电膜池5中进行错流分离，得到的渗透液经排料管道11回到进料装置1中或者对外排出。
14、进一步的，所述待处理废水中的污染物包括亚甲基蓝、刚果红、结晶紫、甲基蓝、甲基橙等有机染料以及铅、铬、镉、汞、砷等重金属盐。
15、本发明在多孔膜分离的基础上结合导电膜的表面导电特性，通过膜孔筛分作用以及外接电场下导电膜表面的电势作用，对待处理废水中负载各种不同电荷的污染物进行分离，不仅减缓了膜污染，而且达到了长期使用的效果。在导电膜被污染而出现通量降低时，可激活自清洁功能，进而有效延长导电膜的使用寿命。此外本发明提供的低压错流导电膜池及相应的分离装置具有结构简单、分离效果好、成本低等优点，能够处理各种不同类型的污水和废液。
1.一种低压错流导电膜池，其特征在于：该低压错流导电膜池包括膜池主体a、导电膜、膜池主体b、电极，在膜池主体b上设置有错流池，所述导电膜固定在膜池主体a与膜池主体b之间并且正对错流池，所述电极穿过膜池主体b并与导电膜电连接。
2.如权利要求1所述的低压错流导电膜池，其特征在于：在膜池主体a上设置有渗透液出口，在导电膜与膜池主体a之间设置有容纳渗透液的腔体，所述渗透液出口与所述腔体连通。
3.如权利要求1所述的低压错流导电膜池，其特征在于：在膜池主体b上设置有料液总入口、错流池进液口、错流池出液口、料液总出口，所述错流池进液口、错流池出液口均与错流池连通，所述料液总入口、料液总出口分别与错流池进液口、错流池出液口连通。
4.如权利要求1所述的低压错流导电膜池，其特征在于：该低压错流导电膜池还包括多孔板、密封胶圈，所述密封胶圈固定在错流池中并被导电膜压紧，所述多孔板固定在导电膜与膜池主体a之间的腔体中。
5.一种低压错流导电膜分离装置，其特征在于：该装置包括权利要求1-4任意一项所述的导电膜池、进料装置、放料装置，在进料装置中装有待处理废液，进料装置的底部出口通过进料管道与导电膜池的料液总入口连通，进料装置的顶部入口通过排料管道与导电膜池的渗透液出口相连，在排料管道上还并联有放料装置。
6.如权利要求5所述的低压错流导电膜分离装置，其特征在于：该装置还包括隔膜泵、温度传感器、微流量调节阀、压力传感器，其中隔膜泵布置在进料管道上，温度传感器、微流量调节阀、压力传感器分散布置在排料管道上，并且位于放料装置上游。
7.如权利要求5所述的低压错流导电膜分离装置，其特征在于：所述进料装置还包括进料罐和包覆在其表面的夹套，在夹套上设置有冷却水出口和冷却水入口，所述放料装置包括串联的排料支管和放料阀门。
8.权利要求5-7任意一项所述低压错流导电膜分离装置在水处理方面的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于该应用的过程具体如下：将待处理废水输送至进料装置中，料液经进料管道、隔膜泵进入导电膜池中进行错流分离，得到的渗透液经排料管道回到进料装置中或者对外排出。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述待处理废水中的污染物包括亚甲基蓝、刚果红、结晶紫、甲基蓝、甲基橙、铅、铬、镉、汞、砷。
