脫鹽系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及一種脫鹽系統及方法。該脫鹽系統包括脫鹽裝置。該脫鹽裝置其包括第一和第二電極、第一組成對的離子交換膜及復數個隔網裝置。該第一組成對的離子交換膜設置在第一和第二電極間并形成第一組交替設置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一輸入流體進行處理，第二通道用于接收第二輸入流體以帶走從所述第一輸入流體中移除的離子。復數個隔網裝置設置在相鄰的兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。其中，第一組成對的離子交換膜中的每一片離子交換膜均為陽離子交換膜。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于純水制備的脫鹽(Desalination)系統和方法,尤其涉及一種利用離子交換膜(Ion Exchange Membranes)來移除流體中硬度離子(Hardness Ions) 以進行高純水制備的。
技術介紹
許多生產過程，如電廠高壓鍋爐用水，半導體材料、器件、印刷電路板和集成電路生產以及醫用注射用水等需要用到純度很高的水，通常稱為高純水。在一定的應用中，由于具有可連續性操作且可穩定的生產具有較高質量的產品水，電去離子(Eelectrodeionization, EDI)裝置被越來越廣泛地用來處理流體，比如來生產高純水。通常，電去離子裝置利用傳統的電滲析系統并裝載離子交換樹脂(Ion Exchange Resin)來處理流體。然而，在操作過程中，由于過高濃度的多價陽離子可能引起在裝置內， 特別是在濃室內產生結垢的風險，電去離子裝置對于處理的流體的硬度具有一定的要求。 比如，許多商業化的電去離子裝置要求其處理的流體的硬度小于lppm。這就需要在流體輸入進電去離子裝置進行處理前對該流體進行嚴格的預處理來降低其硬度以便于在電去離子裝置中進行處理。 已經有多種嘗試來來對流體進行預處理以降低其硬度。比如，利用反滲透 (Reverse Osmosis)膜裝置來降低流體的硬度。然而，利用反滲透膜裝置來降低流體的硬度至適合電去離子裝置可處理的水平的處理效率較低，有時需要用到兩級反滲透來實現，這就相應地導致處理成本的上升，對于整個系統來說是不利的。所以，需要提供一種新的可以移除流體中硬度離子以進行高純水生產的。
技術實現思路
本專利技術的一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括脫鹽裝置。該脫鹽裝置其包括第一和第二電極、第一組成對的離子交換膜及復數個隔網裝置。該第一組成對的離子交換膜設置在第一和第二電極間并形成第一組交替設置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一輸入流體進行處理，第二通道用于接收第二輸入流體以帶走從所述第一輸入流體中移除的離子。復數個隔網裝置設置在相鄰的兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。其中，第一組成對的離子交換膜中的每一片離子交換膜均為陽離子交換膜。本專利技術另一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括可用于移除流體中硬度離子的脫鹽裝置。該脫鹽裝置其包括第一和第二電極、第一組成對的離子交換膜、第二組成對的離子交換膜及復數個隔網裝置。該第一組成對的離子交換膜設置在第一和第二電極間并形成第一組交替設置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一輸入流體以移除其內的至少一部分硬度離子，第二通道用于接收第二輸入流體以帶走從所述第一輸入流體中移除的硬度離子。第二組成對的離子交換膜設置在所述第一組離子交換膜與所述第一和第二電極之一間并形成第二組交替設置的第一和第二通道。復數個隔網裝置設置在相鄰的兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。其中，第一組成對的離子交換膜中的每一片離子交換膜均為陽離子交換膜；第二組成對的離子交換膜包括復數片交替設置的陰離子交換膜和陽離子交換膜。本專利技術的實施例進一步提供了一種從流體中移除離子的方法。該方法包括輸入第一輸入流體到由脫鹽裝置中的第一組成對的陽離子交換膜形成的第一組交替設置的第一和第二通道中的第一通道中以移除其內的至少一部分陽離子并產生第一輸出流體及輸入第二輸入流體到由所述脫鹽裝置中的所述第一組成對的陽離子交換膜形成的第一組交替設置的第一和第二通道中的第二通道中以帶走從所述第一輸入流體中移除的至少一部分陽離子。附圖說明通過結合附圖對于本 專利技術的實施例進行描述，可以更好地理解本專利技術，在附圖中圖1為本專利技術脫鹽系統的一個實施例的示意圖2為本專利技術脫鹽裝置的一個實施例的示意圖3為本專利技術脫鹽裝置的硬度離子移除率的一個實施例的實驗圖表；及圖4為本專利技術脫鹽系統的另一個實施例的示意圖。具體實施方式圖1所示為本專利技術脫鹽系統10的一個實施例的示意圖。在本實施例中，脫鹽系統 10包括脫鹽裝置11及與該脫鹽裝置11流體相通的電去離子(Electrodeionization, EDI) 裝置12。在一些示例中，脫鹽裝置11可用來接收來自于第一流體源(未圖示)且含有多種物質或其他雜質的第一輸入流體13以對其進行脫鹽處理。另外，在對第一流體13進行處理中或處理后，該脫鹽裝置11可接收來自于第二流體源(未圖示)的第二輸入流體14，從而把從第一輸入流體13中移除的帶電物質移除出脫鹽裝置11。在非限定示例中，第一輸入流體13中包含的物質及其他雜質可包括帶電離子， 比如鈉離子(Na+)、氯離子(CD、包括鎂離子(Mg2+)和鈣離子(Ca2+)在內的硬度離子 (Hardness Ions)及其他離子。在一個示例中，第一輸入流體12中的帶電離子可至少包括一部分目標離子，如一部分硬度離子。這樣，由于脫鹽裝置11的脫鹽作用，第一輸入流體13中的至少一部分帶電離子或目標離子，如硬度離子就可被移除，從而產生第一輸出流體15以便于其被輸入進電去離子裝置12中進行進一步的處理。與第一輸入流體13相比較，來自于該脫鹽裝置11的第一輸出流體15含有較低濃度的帶電離子，比如硬度離子。其間，在脫鹽裝置11操作過程中，第二輸出流體16也被產生出來。相比較第二輸入流體14，該第二輸出流體16就含有較高濃度的帶電離子，比如硬度離子。在一些示例中，在被輸入進電去離子裝置12中之前，第一輸出流體15也可被再次輸入進脫鹽裝置11中或其他合適的脫鹽裝置，如反滲透(Reverse Osmosis)膜裝置中進行進一步處理以移除其內的一定的帶電離子。根據不同的應用，電去離子裝置可以設置或不設置。在本專利技術實施例中，電分離(EDI)可指一種電化學凈化(Electrochemical Purification)過程，其使用離子交換膜和離子交換樹脂以便于從水或其他流體中移除目標離子或帶電離子而生產具有較高質量的水，比如純水或超純水。在非限定示例中，電去離子裝置12包括一對電極，其分別作為陽極和陰極使用。 復數片交替設置的陰離子交換膜和陽離子交換膜設置在該陽極和陰極間以形成復數個交替設置的第一和第二通道。在操作時，該第一和第二通道可分別作為淡室和濃室使用。進一步的，復數個隔網裝置可設置在相鄰的每兩片離子交換膜間及電極與各自相應的相鄰的離子交換膜間。該結構與電滲析(Electrodialysis)裝置的結構相似。在電去離子裝置中， 陰離子交換膜僅可用來通過陰離子；陽離子交換膜僅可用來通過陽離子。此外，電去離子裝置可進一步設置有離子交換樹脂，該離子交換樹脂可僅設置在第一通道中或同時設置在第一通道和第二通道中以促進離子在相鄰的離子交換膜間的傳輸、提高相鄰的離 子交換膜間的傳導性(Conductivity)及水的電化學分解 (Electrochemical Splitting)反應。在非限定示例中，離子交換樹脂可設置在第一通道 (淡室)中。在一些應用中，電去離子裝置的電極可具有板狀的結構，從而可彼此平行設置以形成堆疊(Stack)的結構。在其他示例中，第一和第二電極也可具有不同的架構，例如，電極可同心設置，從而在其間定義了一個螺旋狀連續的空間。在一些示例中，電去離子裝置的電極可包括導電材料。隔網裝置可包括任何離本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種脫鹽系統，包括：脫鹽裝置，其包括：第一和第二電極；第一組成對的離子交換膜，其設置在第一和第二電極間并形成第一組交替設置的第一和第二通道，該第一通道用于接收第一輸入流體進行處理，該第二通道用于接收第二輸入流體以帶走從所述第一輸入流體中移除的離子；復數個隔網裝置，其設置在相鄰的兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間；其中，第一組成對的離子交換膜中的每一片離子交換膜均為陽離子交換膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊日華，楊凌露，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：