電去電離墊料和裝置制造方法及圖紙

電去電離單元組合裝置的墊料具有包括多個由節流閥部分連接以形成串聯流道的流道部分的螺旋形串聯流道。串聯流道包以離子交換材料。集流管孔位于串聯流道的相對端。剛性端口位于每個集流管孔和串聯流道端點之間。多個墊料以面對面的關系層疊，以使集流管也形成液體流進每個串聯流道和從每串聯流道流出的管道。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電去電離裝置，更具體地說，涉及用于在直流驅動力的作用下轉移液體中的離子以達到液體高度去鹽目的的便宜的墊料。電去電離作用是一種已知的達到含水液體的高水平去鹽目的的手段。所述過程涉及諸如離子交換樹脂的離子交換材料，離子交換材料處在原始液流中或者處在負離子和正離子交換薄膜之間的墊料構成的離子耗盡室中。需要去鹽的含水原始液流在耗盡室中循環。在許多美國專利中詳細地描述了電去電離過程。最近授予的比較重要的專利是4066375；4203976；4349422；4465673；4632745；4727929；4871431；4925541；4931160；4956071；4969983；5066375；5116509；510416；5203976；5292422；5308466和5316637。這些專利中公開的用于離子耗盡室中的墊料或室(即含有離子交換材料的室)，有各種結構。美國專利4465573描述了含有以離子交換樹脂填充的狹窄的“曲折”流道的墊料。這些流道由從液流進口延伸到出口的多個平行的肋片構成。需要去離子(純化)的水流通過這些流道。專利的墊料設計很復雜，要求仔細篩選原始液流和濃縮液流的墊料組分，并將有很高的壓降。美國專利4632745；4747929；4925541；4931160和4956071(被授予Millipore公司)描述一種墊料、裝置和處理過程，其中原始液流(也稱為耗盡或者離子耗盡)室的間隔構造包括原始液流的進口和出口，而分布集流管與進口和中央部分相溝通。分布集流管向中央部分送料。中央部分的厚度與墊料的厚度相同，且由沿中央部分長度方向延伸的多個肋片形成，以構成寬度為由兩相鄰肋片或肋片與一相鄰的墊料的縱向邊緣部分之間的距離的分室。在中央部分，還有從集流管延伸至分室進口的指板(finger)。離子交換材料填充此分室、原始溶液和可選地填充濃縮室。分室相當狹窄，最好在0.5至1.5英寸之間。為確保良好的密封，離子交換膜膠合或焊在原始溶液室墊料上。此設計相當復雜且要求密封在墊料上的很大的薄膜面積。因而，此密封區無法用于離子去除。使用多個平行分室改善了墊料的剛性及離子換樹脂的容量；然而，它要求很大的液體分布面積并可能會導致液體分布問題。美國專利4066375；4203976；5130416；(被授予Ionics公司)涉及墊料設計和向組裝的去電離疊層導入或去除離子交換樹脂和其他粒子的電去電離裝置。此設計要求有第三套相當大開放進口集流管以允許所述樹脂和粒子的導入和去除，或要求其他兩通道(即進口或出口)之一允許所述粒子的進入和流出。為形成原始液流和濃縮室之間良好的密封，特別是在第三進口集流管處，薄膜必需足夠固定且不易于膨脹/褶皺。使用第三套端口引起另一些密封問題和提供給實際去鹽操作的有用薄膜面積的減小。雖然向組裝墊料和薄膜而形成的電去電離疊層充入或去除粒子的能力很強，但如果出現薄膜污塞、泄漏或破損問題，還必須拆卸此疊層。另外，沒有確保去鹽室的適當封裝，特別是對大型疊層和涉及多流道時。如果采用氈式或纖維式離子交換材料代替樹脂粒，此設計也變得十分繁瑣。美國專利4249422(被授予IP Holding)公開了一種改善了薄膜和墊料間密封的電去電離裝置。該裝置采取多個碟形稀釋和濃縮單元(cell)對。此裝置方便了向各個單元充入離子交換樹脂。雖然對較早的設計有一些改進，它還是相當復雜。因而，存在著對改進的電去電離墊料和可以更大地利用離子交換膜且可能使用高性能，即薄形、有更大選擇性、低電阻或非加強型薄膜的相關裝置的需求，此薄膜也許易于膨脹/褶皺。這些薄膜在中央區被足夠地支撐且對原始液流和縮濃室墊料密封。還存在著對一種確保良好的液流和電流分布且具有對于液流的低的總壓降的墊料的需求。墊料也應包含離子交換材料，而在操作延伸期沒有過多的樹脂粒遷移。還存在著對構造簡單，即可大尺寸構造(總面積超過1平方米)、對樹脂粒或氈/布式離子交換材料均可有效利用，且在電去電離裝置內易于組裝/拆卸的墊料的進一步的需求。與本專利技術的一個方面相符合，墊料構造便宜(a)可在墊料內構成的離子耗盡室內保持離子交換樹脂粒，(b)確保墊料室內低壓降的均勻液流，(c)可避免樹脂的離解和遷移及液體進口和出口被樹脂粒堵塞，(d)可獲得含水液體或處理液流的相當高的去鹽水平。本專利技術提供了水或去鹽處理液流的電去電離的墊料或隔離器、裝置和方法。墊料的中央區被分隔成具有最好為2-8英尺的基本上相等寬度的多個流道部分。各個流道部分被具有與外圍墊料厚度相同厚度的墊料的“肋片”相互隔離。2至6個，最好為3至4個流道部分由流體節流閥串聯連接。各個節流閥處在180度轉折處，以便形成串聯流道。從進口延伸至出口的此流道組合被稱為“串聯流道”。節流閥將流過串聯流道的液體流動速度提高到流過串聯流道其他部分的液體流動速度的150-200％。結合各個流道部分的流體節流閥也可被充以用于濃縮室的離子交換或網狀材料。或者，該流體節流閥可以包括獨立的端口。節流閥的寬度可以是流道寬度的20-90％。每個串聯流道有兩個“端口”給出液流進入所述串聯流道的進口和從所述串聯流道流出的出口。在單個墊料中可以存在多于一條的此串聯流道，且此串聯流道也可并聯相連。肋片具有足以確保各流道部分隔離的寬度，且對相鄰薄膜和對相鄰室的墊料的密封，并對薄膜提供足夠的支持。實際上，墊料、肋片和集流管孔由具有統一厚度的簡單的墊料起始片(starting sheet)做成。如果墊料將用作原始溶液或稀釋室墊料，則流道部分以最好為最小膨脹形式的離子交換材料填充，通常對正離子交換樹脂為鈉而對負離子交換樹脂為氯化物。如果采用樹脂混合物，在用來填充流道之前可在氯化納溶液中進行調節。如果墊料將用作產品或濃縮室墊料，則流道部分以具有與墊料厚度基本相同的厚度的適當的網狀材料(最好為無紡材料)填充，它對處理的液體在化學性能上穩定，且有很大的開放區(＞50％)以保證液體和電流的流動。用于電去電離單元(cell)室的離子交換材料可以是正離子或負離子交換樹脂或兩種樹脂的混合物。另外，樹脂還可以是氈式或樹脂布形式的。第三種選擇是在緊密紡織或者是很小微孔的布網上涂敷樹脂以隔離樹脂。無論所用材料為何，保持樹脂的布網被插入組成墊料活動區的串聯流道中。布有30-75％的通透(open)面積形成液體和電通道。用以包圍離子交換材料的布可以由聚烯烴或氟化高聚合物材料制成。可選擇地，布可進一步地利用標準技術，如輻射處理、苯乙烯化和磺化或syrenation和氯甲基化處理，賦予正離子或負離子交換薄膜特性功能。墊料也含有集流管孔，當多個墊料層疊在一起時它們排成一列，以便為流進和流出墊料串聯流道的流體提供路徑或通道，以及形成用于把流體分布到電去電離疊層中所有并聯單元的管道。每個串聯流道、每條處理液流有最多兩個集流管孔。而數目最少的，單一墊料上的多個串聯流道可以共享集流管孔。墊料本身可由適當的軟材料(如EPDM橡膠或低密度聚乙烯)或包括有諸如苯乙烯丁二烯橡膠薄片疊在一側或兩側的較硬的核心(如聚丙烯)的復合材料制成。無論使用何種材料，所有墊料有基本上一致的厚度。連接集流管孔和串聯流道的所述端口名義上與墊料具有相同的厚度。所述端口具有平的頂面和底面，它們有足以在所施的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電去電離單元疊層的墊料，所述墊料有統一厚度、集流管孔和端口，用于向所述墊料提供和從所述墊料去除含水溶液，至少一些所述集流管孔形成用來使溶液能夠直接流至疊層中的其他墊料的道管，每個串聯流道有最多４個所述集流管孔，所述墊料的工作區包括由流體節流閥順序連接在一起的多個流道部分，以便在所述墊料中形成至少一個串聯流道，每一個所述流道部分具有比流體節流閥寬度大的寬度，所述節流閥將流過所述流道的液體的速度減至在所述流體節流閥部分的所述液體速度的５０－１００％，每個串聯流道具有第一所述端口、用于向所述流道提供流體進口，和第二所述端口、用于向所述流道提供流體出口，所述端口具有基本上與所述墊料厚度相同的厚度，所述端口比墊料更硬且包括基本為平面的頂面和底面，其間至少有一個流體流動通道；和填充在串聯流道部分和連接流體節流閥部分的離子交換材料。

【技術特征摘要】
US 1997-1-17 7856481.一種用于電去電離單元疊層的墊料，所述墊料有統一厚度、集流管孔和端口，用于向所述墊料提供和從所述墊料去除含水溶液，至少一些所述集流管孔形成用來使溶液能夠直接流至疊層中的其他墊料的道管，每個串聯流道有最多4個所述集流管孔，所述墊料的工作區包括由流體節流閥順序連接在一起的多個流道部分，以便在所述墊料中形成至少一個串聯流道，每一個所述流道部分具有比流體節流閥寬度大的寬度，所述節流閥將流過所述流道的液體的速度減至在所述流體節流閥部分的所述液體速度的50-100％，每個串聯流道具有第一所述端口、用于向所述流道提供流體進口，和第二所述端口、用于向所述流道提供流體出口，所述端口具有基本上與所述墊料厚度相同的厚度，所述端口比墊料更硬且包括基本為平面的頂面和底面，其間至少有一個流體流動通道；和填充在串聯流道部分和連接流體節流閥部分的離子交換材料。2.權利要求1的單元，其特征在于所述離子交換材料是從包括正離子樹脂粒、負離子樹脂粒、混合樹脂粒、包含樹脂粒的編織氈、包含樹脂粒的微孔墊、包含樹脂粒的編織布和包含樹脂粒的微孔布的一組材料中選擇的。3.權利要求1的墊料，其特征在于所述離子交換材料是從包括氈或布的一組材料中選擇的。4.權利要求3的墊料，其特征在于氈或布將樹脂粒保持在緊密編織物或微孔布料中，此樹脂保持布料在墊料流動區域中形成袋子。5.權利要求1的墊料，其特征在于每一個所述流道部分具有2-8英寸數量級的寬度，且做180度轉折的所述流道部分由流體節流閥部分連接在一起，以形成串聯流道，每個串聯流道所述集流管孔最多有4個。6.權利要求1中的墊料，其特征在于所述墊料為電去電離疊層的濃縮室，并且網篩間隔裝置覆蓋包括流道部分和其連接流體節流閥部分的串聯流道。7.權利要求1的墊料，其特征在于所述端口為其上有溝通渠道的網篩間隔裝置，所述網篩間隔裝置具有蓋板形式的所述頂面和底面。8.權利要求2的墊料，其特征在于還包括相當硬的聚合板，在聚合板的至少一個表面有軟彈性表面層。9.權利要求8的墊料，其特征在于所述軟彈性表面層在聚合板的兩個表面。10.一種利用權利要求2的墊料的疊層的對含水原始液流去鹽的系統，所述疊層包括在一端的陽極和在相對端的陰極，正離子和負離子薄膜形成所述陽極和所述陰極之間的連續的稀釋和濃縮單元，并且至少所述墊料之一在所述薄膜之間。11.權利要求2的系統，其特征在于所述離子交換材料對糖溶液去鹽。12.權利要求11的系統，其特征在于所述糖溶液是從包括葡萄糖、果糖、蔗糖和其混合物的一組中選擇的。13.權利要求2的系統，其特征在于所述流道部分具有在約為2.5″至10″范圍的寬度。14.權利要求2的系統，其特征在于所述墊料包含至少一個包括2至6個流道部分的串聯流道。15.權利要求2的系統，其特征在于所述墊料包含1至4個串聯流道。16.一種電去電離單元組件，其特征在于包括一系列以陽極開始、以陰極結束的元件，所述一系列元件進一步包括一系列配對的室；所述一系列配對的室包括與濃縮室配對和交錯的去鹽室，所述一系列室位于所述陽極和陰極之間；每一個所述對的所述去鹽室位于所述濃縮室的陽極側，每一個所述對由所述對前、后的陰離子薄膜和同心地位于所述陰離子薄膜之間的陽離子薄膜之一限定；所述陰離子薄膜處在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：KN馬尼，
申請(專利權)人：阿切爾丹尼爾斯密德蘭公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]