專利名稱：防止電去離子作用裝置中結(jié)垢的方法及設備的制作方法
(ⅰ)發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種方法及其設備，其用于水處理用電去離子系統(tǒng)或反滲透/電去離子聯(lián)合系統(tǒng)中抑制水垢形成，更特別地，用于控制電去離子系統(tǒng)中流動條件以抑制水垢形成金屬陽離子沉淀和濃縮室一側(cè)相關陰離子交換膜上的結(jié)垢。
(ⅱ)現(xiàn)有技術(shù)許多工業(yè)都對液體純化產(chǎn)生極大的興趣。特別是，純水可用于許多工業(yè)，諸如，半導體芯片制造業(yè)、發(fā)電廠、石化工業(yè)以及其它用途等。
現(xiàn)已采用離子交換樹脂、反滲透過濾以及電滲析工藝來降低液體中離子濃度。
近年來，已越來越多地采用電去離子設備來降低液體中的離子濃度。術(shù)語“電去離子”一般指用于液體純化的設備和工藝，其組合了離子交換樹脂、離子交換膜以及電力來純化液體。電去離子組件包括交替排列的陽離子滲透膜和陰離子滲透膜，以及由二者圍成的室。在交替排列的室中，裝設有離子交換樹脂珠。這些室即為稀釋室。不含離子交換樹脂的室即為濃縮室。施加電流后離子將通過離子交換樹脂珠和離子滲透膜從稀釋室遷移進入濃縮室。流過濃縮室的液體被丟棄或部分循環(huán)，并且流過稀釋室的純化液體經(jīng)回收作為去礦化液體產(chǎn)品。
由于降低了膜效率并污染電極表面，電去離子裝置的結(jié)垢特別令人關注。已發(fā)現(xiàn)結(jié)垢發(fā)生于電去離子裝置的局部區(qū)域，特別是那些高pH值區(qū)。此類區(qū)域包括濃縮室一側(cè)陰離子交換膜表面，由于在稀釋室中再生水分解工藝產(chǎn)生的羥基離子流。由于根據(jù)陰極反應產(chǎn)生的氫氣和副產(chǎn)物羥基離子，在陰極表面也存在局部高pH值區(qū)，陰極反應為2e-+2H2O=H2(gas)+2OH-這些局部高pH值區(qū)對電去離子裝置的工作性能不利。一般地，在多價金屬陽離子存在的情況下，將形成水垢，所述金屬陽離子諸如Ca2+,Mg2+,Sr2+,Ba2+,Fe3+,Al3+及其類似物，其在高pH值條件下，在相應陰離子存在時沉淀為氫氧化物、氧化物、硫酸鹽以及磷酸鹽，在碳酸鹽、重碳酸鹽或二氧化碳存在時為碳酸鹽，混合氧化物諸如尖晶石，混合碳酸鹽，以及當氟離子存在時為氟化物。由于此類化合物的溶解性較低以及局部高pH值區(qū)，即使此類金屬陽離子和相反陰離子在濃縮流中的痕量存在也足以產(chǎn)生不希望的沉淀。
現(xiàn)有技術(shù)主要是通過加入水軟化劑從給入濃縮室的給料流中除去多價陽離子。這需要向系統(tǒng)中加入化學品，其實際上損害了相關排出流的質(zhì)量，引發(fā)了環(huán)保問題。
序列號為No.97118847.9的歐洲專利申請公開了另一種現(xiàn)有技術(shù)，其披露了向濃縮室給料流注入酸，以中和尤其是產(chǎn)生于濃縮室一側(cè)相應陰離子交換膜的堿性環(huán)境。為了實現(xiàn)該方法，需要加入大量的酸，有時配備附屬設備。該技術(shù)使此方法成本升高。
發(fā)明簡述廣而言之，本發(fā)明提供一種在用于水去離子的電去離子作用裝置中抑制水垢形成的方法，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在裝置的相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，所述方法包括須去離子的給料水通過稀釋室以制備純化水流；用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過至少一個所述濃縮室；水或含水溶液通過陽極室以及陰極室；在所述陽極和所述陰極之間施加電壓，從而給料水中的離子將遷移至濃縮室的水或含水溶液中。在導入濃縮室之前，所述水或含水溶液可通過適宜的工作裝置處理，諸如反滲透或水軟化來除去水垢形成金屬陽離子。另一方面，在電去離子裝置稀釋室排出的純化水分流可向濃縮室供水。可向給入濃縮室的水或含水溶液注入鹽，以增加濃縮室導電性。
另一方面，本發(fā)明提供一種用于水去離子的電去離子作用裝置，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，每一個所述的稀釋室和濃縮室由陰離子交換膜和陽離子交換膜圍成，每一個所述濃縮室進一步包括用于將所述濃縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或離子傳導膜，所述第一室由陰離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，以及所述第二室由所述陽離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，其中，在所述第一室中的液體避免與所述第二室中的液體相混，并且其中離子在所施加電流的影響下可通過所述多孔隔膜或離子傳導膜在所述第一室及第二室之間遷移。
進一步地，本發(fā)明提供一種在用于水去離子的電去離子作用裝置中抑制水垢形成的方法，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在裝置的相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，每一個所述的稀釋室和濃縮室由陰離子交換膜和陽離子交換膜圍成，至少一個所述濃縮室進一步包括用于將所述濃縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或離子傳導膜，所述第一室由陰離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，以及所述第二室由所述陽離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，其中，在所述第一室中的液體避免與所述第二室中的液體相混，并且其中離子可通過所述多孔隔膜或離子傳導膜在所述第一室及第二室之間遷移，所述方法包括須去離子的給料水通過稀釋室以制備純化水流；用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過所述濃縮室；水或含水溶液通過陽極室以及陰極室；在所述陽極和所述陰極之間施加電壓，從而給料水中的離子將遷移至濃縮室的水或含水溶液中。在導入濃縮室之前，所述水或含水溶液可通過適宜的工作裝置處理，諸如反滲透或水軟化來除去金屬陽離子。另一方面，在電去離子裝置稀釋室排出的純化水分流可向濃縮室供水。可向給入濃縮室的水或含水溶液注入鹽，以增加濃縮室導電性。
優(yōu)選實施例詳述本發(fā)明的方法將結(jié)合附圖予以詳述。一般地，本發(fā)明應用于水純化工藝，其采用電去離子裝置或電去離子裝置和反滲透裝置串聯(lián)來實現(xiàn)。
參見附

圖1和5，本發(fā)明的電去離子裝置10包括設有陽極24的陽極室20和設有陰極26的陰極室22。在陽極室20和陰極室22之間交替設有多個陽離子交換膜28和陰離子交換膜30，以形成由在陽極一側(cè)的陰離子交換膜30和在陰極一側(cè)的陽離子交換膜28圍成的稀釋室32，以及由在陽極一側(cè)的陽離子交換膜28和在陰極一側(cè)的陰離子交換膜30圍成濃縮室18。電解液溶液通過各自具有排出流60和62的液流36和38加入陽極室20和陰極室22。
離子交換材料諸如離子交換樹脂珠，如標號40所示，優(yōu)選地設于稀釋室32。這可包括陰離子或陽離子交換樹脂或其混合物，混合床、層、連續(xù)/非連續(xù)相，以及類似物，以上均在序列號為PCT/CA97/00018的PCT申請中公開，引用該文于此作參考。此類介質(zhì)通過離子交換除去無須離子來強化水的純化。進一步，此類介質(zhì)有利于離子朝膜28和30遷移并隨之滲透，如下所述。
由給料流42向稀釋室32引入須處理的水。類似地，由給料流44向濃縮室18導入水或含水溶液。給料流44也可提供分別向陽極室20和陰極室22供給水或含水溶液的液流36和38。在兩個電極之間施加設定電壓，從而，在稀釋室32中的陰離子通過陰離子交換膜30滲透進入濃縮室18，同時在稀釋室32液流中的陽離子通過陽離子交換膜28滲透進入濃縮室18。在稀釋室32中的離子交換材料40進一步促進了上述陰離子和陽離子的遷移。這樣，通過所施加電壓的驅(qū)動，在稀釋室32中的陽離子以離子交換機理遷移通過陽離子交換膜，并且最終通過陽離子交換膜28，其與陽離子交換樹脂直接接觸。類似地，在稀釋室32中的陰離子以離子交換機理遷移通過陰離子交換膜，并且最終通過陰離子交換膜30，其與陰離子交換樹脂直接接觸。從給料流44向濃縮室18導入含水溶液或水，隨之遷移進入這些室的陰離子和陽離子組分經(jīng)富集并由排出流48作為濃縮溶液除去，而純化水流作為排出流50從稀釋室32中排出。
在陰極室22中的陰極26和陽極室20中的陽極24之間的電流的作用下，水離解成氫氣和羥基離子。羥基離子通過陰離子交換膜30遷移，并在所述濃縮室一側(cè)的陰離子交換膜30的表面52上局部富集。這使得陰離子交換膜30表面52附近成為高pH值區(qū)，從而促進水垢形成。
為了阻止所述陰離子交換膜30表面52上水垢形成，在濃縮室18的水或含水溶液相對于在稀釋室32被純化的水反向流動，或以相對流動方式。須從稀釋室32中的被處理水中除去并在離子交換材料40上吸附的水垢形成金屬陽離子，諸如Mg2+的熱動力學趨勢大于其它被動陽離子，諸如Na+。因此，水垢形成金屬陽離子諸如Mg2+可通過設于稀釋室32給料端附近的離子交換材料予以除去，朝相應的陽離子交換膜28遷移并通過進入濃縮室18排出端附近的水或含水溶液中。為了能引起濃縮室18一側(cè)的陰離子交換膜30上形成水垢，所述水垢形成金屬陽離子必須被成功地輸送至此類陰離子交換膜30的濃縮室一側(cè)表面52上。這種輸送的成功與否取決于在濃縮室18中此類水垢形成金屬陽離子的流動距離和停留時間以及在其中發(fā)生的有效輸送現(xiàn)象，其使得金屬陽離子向陰離子交換膜30的濃縮室一側(cè)表面52遷移。因為所述水垢形成金屬陽離子將在濃縮室18排出端一側(cè)附近存在，此類水垢形成金屬陽離子在濃縮室18中的流動距離及停留時間相對較短，從而減少了水垢形成的危險。最顯著的是，這種流動距離和停留時間大大小于濃縮室18中含水溶液或水以與稀釋室32的水相同方向流動或同向流動的情況。
如圖2所示的本發(fā)明的實施例，給料流44包括來自稀釋室32的排出流50的分流。此給料流相對不含水垢形成金屬陽離子，從而使陰離子交換膜30的濃縮室一側(cè)表面52上的水垢不易形成。由于排出流50包含經(jīng)電去離子裝置10純化的水，排出流50的溶解鹽濃度基本上不存在。未經(jīng)處理的此類水將對流過電去離子裝置10的電流具有較高的抗性。因此，為了解決這個問題，需要向給料流44中注入鹽水以增加濃縮室18的水的導電性。即通過一計量泵47將惰性鹽溶液，諸如氯化鈉或氯化鉀，由儲存容器45注入給料流44。例如，向濃縮室給料流44中添加50-500mg/L的氯化鈉直至氯化鈉溶液濃度加到100g/L。
如圖3所示的本發(fā)明實施例，電去離子裝置10與反滲透裝置串聯(lián)用于水純化。須處理的水通過給料流64給入反滲透裝置62，和現(xiàn)有技術(shù)一樣，其中給料水由膜70分成滲透流66和滯留物流68。所述滲透流66結(jié)合給料流42在電去離子裝置10進一步處理，而滯留物流68被排入排水溝或用于其他目的，諸如冷卻塔。取自滲透流66的分流結(jié)合給料流44向濃縮室18、陽極室20和陰極室22給入含水溶液。
由于反滲透裝置62中的預處理，滲透流66和給料流44含有的水垢形成金屬陽離子濃度極低，因此在濃縮室18中它們無法形成水垢。優(yōu)選地，給料流44中的水垢形成金屬陽離子濃度低于5ppm碳酸鈣，最優(yōu)選地低于1ppm碳酸鈣。但是，基于相同的原因，給料流44的鹽濃度較低，其導電性也較低，不適于在電去離子裝置10的濃縮室18中使用。因此，為了解決這個問題，如同圖2中所示的實施例那樣需要向給料流44中注入鹽水以增強濃縮室18、陽極室20以及陰極室22中的水的導電性。
在圖4所示的實施例中，不用象圖3中所示的實施例那樣以反滲透裝置62處理，給料流44可包括來自反滲透裝置給料流64中的分流的水，并且通過軟化裝置80軟化以除去無需的水垢形成金屬陽離子。來自給料流64的分流可通過分離器65進行上游預處理，其中預處理裝置包括機械過濾、分級、或活性炭吸附。來自給料流64的分流水通過給料流82給入軟化裝置80。通常軟化以離子交換的方式進行。這樣軟化裝置80可包括具有含有鈉鹽形式的強酸陽離子交換樹脂壓力容器的鈉循環(huán)硬水軟化器。通過給料流82給入軟化裝置80的水垢形成金屬陽離子通過陽離子交換樹脂被吸收，同時伴隨釋放出鈉離子。因此，來自軟化裝置80的排出流84丟棄了水垢形成金屬陽離子。一旦耗盡，所述強酸陽離子交換樹脂以氯化鈉鹽水再生。類似的離子交換軟化劑可采用其它再生化學品，諸如氯化鉀或礦物酸，或其它類型的離子交換樹脂，諸如弱酸陽離子交換樹脂。
來自軟化裝置80的排出流84可結(jié)合給料流44向濃縮室18、陽極室20、以及陰極室2給入含水溶液。在排出流84中的溶解鹽濃度足夠高，一般無需再另外注入鹽水以增強濃縮室18、陽極室20以及陰極室22中的含水溶液的導電性。
圖6和圖7所示為本發(fā)明的進一步的實施例，其中，電去離子裝置100具有由多孔隔膜或離子導電膜(以下稱“隔離物”)120分隔成第一室119a和第二室119b的濃縮室118。多孔隔膜可由聚烯烴材料的帶網(wǎng)眼或穿孔片材制成，或包括毛氈或非織物片材。適宜的市售多孔隔膜為MFTMMembrane No.1147027,MFTMMembrane No.1147028，或MFTMMembrane No.1147029，以上均由Osmonics ofMinnetonka,MN,U.S.A.制造，或CelgardTM3401 Microporous Flat SheetMembrane，或CelgardTM3501 Microporous Flat Sheet Membrane，二者均由Hoechst Celanese Corporation,13800 South Lakes Drive,Charlotte,N.C.,U.S.A.制造。離子傳導膜可為選擇性滲透的或非選擇性滲透的。非選擇性滲透膜包括滲析膜、具有確定的正離子和負離子基團的膜，其實例包括磺酸鹽、季胺以及羧酸鹽。適宜的市售選擇性滲透膜包括SELEMION AMETM和SELEMION CMETM，均由Asahi Glass Co.of Japan制造。
通過給料管44向每一個第一室119a和第二室119b導入含水溶液或水，遷移進入這些室的陰離子和陽離子組分經(jīng)收集并作為濃縮溶液從排出流48中除去。電去離子裝置100其他方面均與圖5中所示的電去離子裝置10相同。
由陰離子交換膜30和隔離物120圍成第一室119a，并由陽離子交換膜28和隔離物120圍成第二室119b。隔離物120防止第一室119a中的液體與第二室119b中的液體混合，但其容許溶解離子在所施加的電場的作用下在第一室119a和第二室119b之間遷移。
本發(fā)明將通過以下非限定性實施例予以詳述。實施例1一種電去離子裝置(有效面積507cm2[寬度(=稀釋室和濃縮室間隔寬度)13cm，長度(=稀釋室和濃縮室間隔長度)39cm]×30單元對)包括壓濾型電去離子組，其具有交替排列的稀釋室和濃縮室，每一個室均由陽離子交換膜(強酸型非均質(zhì)膜，厚度0.05cm，離子交換能力4.5meq/g-干樹脂)和陰離子交換膜(強堿型非均質(zhì)膜，厚度0.05cm，離子交換能力3.5meq/g-干樹脂)構(gòu)成，并且通過稀釋室間隔框(由聚丙烯制成)和濃縮室框架(由聚烯烴制成)進行固定。去礦化室的厚度為0.8cm。所述濃縮室的開放區(qū)域由兩個次序分層設置的0.56mm厚的具有融合網(wǎng)眼的聚丙烯層及一個0.18mm厚的多孔膜(MFmembrane#1147027 Osmonics,Minnetonka,MN,U.S.A.制造)中間層組成。所述中間層作為隔離膜以限制濃縮室中的對流混合。
所述稀釋室填充有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，每一種片材狀的樹脂均由離子交換樹脂及干態(tài)粘合劑混合物構(gòu)成。上述兩種離子交換樹脂為磺酸型陽離子交換樹脂(Diaion SK-1BTMMitsubishiChemical Corporation制造)和季銨鹽陰離子交換樹脂(Diaion SA-10ATMMitsubishi Chemical Corporation制造)，并且在陰離子與陽離子體積比率(干)為54∶46時使用。
使用這種電去離子裝置進行下述實驗。準備須純化的水，其含有1ppm硬度CaCO3(0.67ppm Ca,0.33ppm Mg),0.5ppm活性二氧化硅即SiO2，和13.5ppm氯化鈉。所述須純化的給料水以12.5 US gpm的流量向下給入電去離子裝置的稀釋室。低硬度的水，通過注入低硬度氯化鈉溶液使其導電性增至800-1,800 microSiemens/cm，以1.0-1.1US gpm的流量向上給入電去離子裝置的濃縮室和電極室并排入排水溝。所述濃縮室和電極室的給料流以低于稀釋室出料流的5-10psig的壓力導入。通過電去離子裝置的直流電流設定為采用整流器最大輸出電壓為600伏時為4.3安培。在操作中，檢測組電壓和產(chǎn)品水的電阻率來表明有害的結(jié)垢(電壓升高，產(chǎn)品水電阻率降低)。在實驗開始時，在最大電壓為600伏時電流為3.2安培，當電流升到設定點4.3安培時電壓降至470伏，并且在整個實驗過程中保持該水平(386小時工作)。在這個實驗期間，產(chǎn)品水電阻率值維持在高于17.3MOhm.cm。恒定電壓和產(chǎn)品水的高電阻率表明無明顯的結(jié)垢。
如上述實施例1和2中所述，依照本發(fā)明的方法和設備的電去離子裝置(對流、濃縮室中的隔離膜、進入濃縮室的低硬度給料水以及濃縮物排出口不再循環(huán))的操作使得電去離子裝置在存在須處理的具有硬度的水條件下工作而不會產(chǎn)生結(jié)垢。
本發(fā)明具有多項優(yōu)點。通過在稀釋室和濃縮室中的有效對流，遷移進入濃縮室的水垢形成金屬陽離子在濃縮室中的遷移距離較短，并且停留時間較短。特別地，進入稀釋室的給料水中的大多數(shù)水垢形成金屬陽離子在附近被除去，并且隨后遷移通過陽離子交換膜進入濃縮室的排出口接近稀釋室進入端。這樣一來，水垢形成金屬陽離子到陰離子交換膜的表面的遷移距離和輸送時間縮短了，從而減少了該表面的水垢形成。作為進一步阻礙金屬陽離子向濃縮室一側(cè)的陰離子交換膜表面運動的手段，所述濃縮室可通過多孔隔膜或離子導電膜分成第一室和第二室，這樣，防止在陰離子交換膜附近的液體與在陽離子交換膜附近的液體相混合，但是離子通過上述隔膜或膜遷移是容許的。這樣，所述的隔膜或膜通過基本上排除此類輸送的對流因素，從而有效地減少了水垢形成金屬陽離子從陽離子交換膜附近的室到陰離子交換膜附近的室的輸送比率。
當然，可以理解的是，任何不背離本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍及精神對本發(fā)明實施例所作的變換均應落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種在用于水去離子的電去離子作用裝置中抑制水垢形成的方法，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在裝置的相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，所述方法包括步驟須去離子的給料水通過稀釋室以制備純化水流；用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過至少一個所述濃縮室；水或含水溶液通過陽極室以及陰極室；在所述陽極和所述陰極之間施加電壓，從而給料水中的離子將遷移至濃縮室的水或含水溶液中。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過每一個所述濃縮室。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液不循環(huán)使用。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其包括附加的步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，從用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中除去水垢形成金屬陽離子。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液通過來自所述純化水流的分流提供。
6．如權(quán)利要求2所述的方法，其中，在導入所述濃縮室之前，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中的水垢形成金屬陽離子濃度低于5ppm碳酸鈣。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子濃度低于1ppm碳酸鈣。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子選自Ca2+,Mg2+,Sr2+,Ba2+,Fe3+，以及Al3+。
9．如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子通過水軟化工藝除去。
10．如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液通過來自反滲透裝置的滲透流的分流提供。
11．如權(quán)利要求5所述的方法，其包括附加步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，向用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中注入含鹽溶液。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其包括附加步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，向用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中注入含鹽溶液。
13．一種用于水去離子的電去離子作用裝置，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，每一個所述的稀釋室和濃縮室由陰離子交換膜和陽離子交換膜圍成，至少一個所述濃縮室進一步包括用于將所述濃縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或離子傳導膜，所述第一室由陰離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，以及所述第二室由所述陽離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，其中，在所述第一室中的液體避免與所述第二室中的液體相混，并且其中離子可通過所述多孔隔膜或離子傳導膜在所述第一室及第二室之間遷移。
14．一種在用于水去離子的電去離子作用裝置中抑制水垢形成的方法，所述裝置的一側(cè)設有陽極室，在裝置的相對一側(cè)設有陰極室，還在所述陽極室和陰極室之間交替設有多個稀釋室和濃縮室，每一個所述的稀釋室和濃縮室由陰離子交換膜和陽離子交換膜圍成，至少一個所述濃縮室進一步包括用于將所述濃縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或離子傳導膜，所述第一室由陰離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，以及所述第二室由所述陽離子交換膜和所述多孔隔膜或離子傳導膜圍成，其中，在所述第一室中的液體避免與所述第二室中的液體相混，并且其中離子可通過所述多孔隔膜或離子傳導膜在所述第一室及第二室之間遷移，所述方法包括步驟須去離子的給料水通過稀釋室以制備純化水流；用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過第一和第二濃縮室；水或含水溶液通過陽極室以及陰極室；在所述陽極和所述陰極之間施加電壓，從而給料水中的離子將遷移至第一和第二濃縮室的水或含水溶液中。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過所述濃縮室的至少一個所述第二濃縮室。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液以與所述給料水相反的方向通過所述濃縮室的每一個所述第二濃縮室。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液不循環(huán)使用。
18．如權(quán)利要求16所述的方法，其包括附加的步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，從用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中除去水垢形成金屬陽離子。
19．如權(quán)利要求16所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液通過來自所述純化水流的分流提供。
20．如權(quán)利要求16所述的方法，其中，在導入所述濃縮室之前，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中的水垢形成金屬陽離子濃度低于5ppm碳酸鈣。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子濃度低于1ppm碳酸鈣。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子選自Ca2+,Mg2+,Sr2+,Ba2+,Fe3+，以及Al3+。
23．如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述水垢形成金屬陽離子通過水軟化工藝除去。
24．如權(quán)利要求18所述的方法，其中，用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液通過來自反滲透裝置的滲透流的分流提供。
25．如權(quán)利要求19所述的方法，其包括附加步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，向用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中注入含鹽溶液。
26．如權(quán)利要求24所述的方法，其包括附加步驟，在所述水或含水溶液通過所述濃縮室之前，向用于接受來自給料水的離子的水或含水溶液中注入含鹽溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在電去離子系統(tǒng)中抑制水垢形成的方法及設備,更特別地,通過抑制給料水中所含的水垢形成金屬陽離子沉淀,來增加對給入電去離子作用裝置給料水硬度耐受性,以提高電去離子系統(tǒng)的效率。水通過電去離子作用裝置得到純化,其中,在稀釋室中液流與濃縮室中液流方向相反。這樣阻止了水垢形成金屬陽離子通過陽離子交換膜遷移進入濃縮室并且向濃縮室一側(cè)陰離子交換膜遷移,從而防止在陰離子交換膜上形成水垢。所述電去離子作用裝置可進一步改進,即以多孔隔膜或離子傳導膜將濃縮室分隔成第一室和第二室。所述多孔隔膜或離子傳導膜有效地避免了水垢形成金屬陽離子從濃縮室的陽離子交換膜一側(cè)向濃縮室的陰離子交換膜一側(cè)的對流傳輸,因此阻止陰離子交換膜的水垢形成。
文檔編號C02F1/469GK1323279SQ99812219
公開日2001年11月21日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月16日
發(fā)明者戴維·弗洛里安·泰西耶, 羅伯特·格萊格, 約翰·H·巴伯 申請人:E-Cell公司