專利名稱：脫鹽系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于水回收(Water Recovery)的脫鹽(Desalination)系統和方法，尤其涉及一種通過移除流體中硬度離子(Hardness Ions)以進行水回收的脫鹽系統和方法。
背景技術：
在工業領域中，大量 的廢水，如含鹽的水溶液被生產出來。通常，這樣的廢水并不適合直接在家庭或工業中使用。鑒于可使用的水資源的有限性，從流體，如廢水、苦咸水、海水或其他含鹽溶液中回收合格的可使用的水就顯得尤為重要。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 ExchangeResin)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。t匕如，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，利用兩級(TwoStages)反滲透(Reverse Osmosis)膜裝置來降低流體的硬度。然而，利用兩反滲透膜裝置來降低流體的硬度，這就相應地導致系統處理成本的上升，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水回收的脫鹽系統和方法。
發明內容
本發明的一個實施例提供了一種用于從流體中進行離子移除的脫鹽系統。該脫鹽系統包括至少一個脫鹽裝置單元。該脫鹽裝置單元包括第一和第二電極、陰離子交換層和陽離子交換層、隔網裝置及離子交換樹脂。陰離子交換層和陽離子交換層分別設置在相應的所述第一和第二電極上。隔網裝置及離子交換樹脂分別設置在所述第一和第二電極間。本發明另一個實施例提供了一種用于從流體中進行離子移除的脫鹽系統。該脫鹽系統包括脫鹽裝置。該脫鹽裝置包括第一和第二電極、雙極性電極、陰離子和陽離子交換層、復數個隔網裝置及離子交換樹脂。雙極性電極設置在所述第一和第二電極間。復數個隔網裝置設置在每一對相鄰的電極間。陰離子和陽離子交換層分別設置在每一對相鄰的電極中的相應的電極上。離子交換樹脂設置在每一對相鄰的電極間。本發明的實施例進一步提供了一種用于移除流體中離子的脫鹽方法。該脫鹽方法包括在脫鹽裝置單元處于充電狀態時，提供第一輸入流體通過設置在陰離子交換層和陽離子交換層間的離子交換樹脂并產生輸出流體及在脫鹽裝置單元處于放電狀態時，提供第二輸入流體通過所述離子交換樹脂以把從所述第一輸入流體中移除的離子帶出所述脫鹽裝置單元并產生濃縮流體。所述陰離子交換層和陽離子交換層間分別設置在所述脫鹽裝置單兀的第一和第二電極上。
通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中圖1為本發明脫鹽系統的一個實施例的示意圖；圖2為本發明脫鹽系統的脫鹽裝置的一個實施例的示意圖；圖3為本發明脫鹽裝置處理第一輸入流體的一個實施例的實驗圖表；圖4為在處理過程中，本發明脫鹽裝置在設置有離子交換樹脂顆粒及未設置離子交換樹脂顆粒情況下時的電壓實驗圖表；圖5到圖6為本發明脫鹽系統的脫鹽裝置中的離子交換樹脂顆粒的其他兩個實施例的設置示意圖；及圖7到圖8為本發明脫鹽系統的脫鹽裝置的其他兩個實施例的示意圖。
具體實施例方式圖1所示為本發明脫鹽系統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以移除其內含有的帶電離子或目標離子并產生輸出流體14。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。在本實施例中，脫鹽裝置11可進一步接收來自于第二流體源(未圖示)的第二輸入流體15，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并產生濃縮流體16。相比較第二輸入流體15，該第二輸出流體16含有較高濃度的帶電離子。當脫鹽裝置11處于充電狀態時，第一輸入流體13和輸出流體14可分別經由相應的閥17、18進入和流出該脫鹽裝置11。當脫鹽裝置處于放電裝置時，第二輸入流體15和濃縮流體16可分別經由相應的閥17、18進入和流出該脫鹽裝置11。在其充電狀態下，第二輸入流體15和濃縮流體16的通道通過相應的閥17、18被關閉。相似的，在其放電狀態下，第一輸入流體13和輸出流體14的通道也通過相應的閥17、18被關閉。如圖1所示，濃縮流體16可再被輸入進第二輸入流體15中，從而循環輸入進脫鹽裝置11。隨著濃縮流體16的不斷循環，其內含有的鹽或其他雜質的濃度不斷升高直到其達到飽和或超飽和狀態。這樣，當其內含有的鹽或其他雜質的飽和或超飽和度達到一定點，沉淀顆粒就出現在濃縮流體16中。在一些示例中，至少一部分濃縮流體16可通過管道100排放。
在一定的應用中，第一輸入流體13和第二輸入流體15可含有相同或不同的種類的物質或其他雜質，且該物質或其他雜質的濃度也可相同或不同。在非限定示例中，第一和第二輸入流體13、15可來自于相同的流體源。在一定的應用中，當脫鹽裝置11處于放電狀態時，第一輸入流體13也可作為第二輸入流體15使用。閥17、18可設置或不設置。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，從而產生輸出流體14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的輸出流體14含有較低濃度的帶電離子，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，輸出流體14也可被再次輸入進脫鹽裝置11中或其他合適的脫鹽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。在本發明實施例中，電分離(EDI)可指一種電化學凈化(ElectrochemicalPurification)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，電去離子裝置的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子可通過(Ion-permeable)的、非電子導電(Electronically Nonconductive)的材料,該材料可為膜及多孔或無孔的材料。在非限定示例中，電去離子裝置的陰極可包括不銹鋼(Stainless Steel)材料；其陽極可包括氧化銥(Iridium Oxide)或鈦涂鉬(Platinum coated Titanium)材料；其陰離子交換膜可包括含有季銨基團(Quaternary Amine Group)的聚合物(Polymeric)材料；其陽離子交換膜可包括含有磺酸基團(Sulfonic Acid Group)或羧酸基團(CarboxylicAcid Group)的聚合物材料；其離子交換樹脂可包括交聯聚苯乙烯或其他合適的材料。這樣，在電去離子裝置12操作時，電流施加其上，來自于脫鹽裝置11的輸出流體14被輸入進電去離子裝置12中的裝載有離子交換樹脂的淡室中以進行進一步的處理來移除目標離子，比如硬度離子，從而產生具有較高質量的產品流體19。來自于流體源(未圖示)的輸入流體20被輸入進電去離子裝置12的濃室中從而把從淡室中移除的目標離子帶出該電去離子裝置12以產生濃縮流體21。在一定的應用中，產品流體19可進一步循環輸入進電去離子裝置12中以進行進一步的處理。來自脫鹽裝置11的濃縮流體16也可被輸入進被電去離子裝置12的濃室中以移除來自淡室的目標離子。其間，在淡室中的離子交換樹脂中發生水分解反應以產生氫離子(H+)和氫氧根離子(0H_)來促使離子交換樹脂的再生，從而便于電去離子裝置12持續運行。電解液流體(未圖示)通過電極的表面從而來移除在操作過程中產生的氣體，如氫氣和氯氣以保護電極。通常，電去離子裝置12對于要進行處理的流體的硬度具有一定的要求，比如，其可處理的流體的硬度要小于lppm。為了降低流體的硬度至合適的水平從而避免或減輕操作過程中在電去離子裝置12中發生沉淀或結垢的風險，如圖1所示，脫鹽裝置11被設置來對第一輸入流體13進行處理從而生產具有合適水平的目標離子，如硬度水平的輸出流體14。圖2所示為本發明脫鹽裝置11的一個實施例的示意圖。如圖2所示，脫鹽裝置11包括第一電極22、第二電極23、陰離子交換層24、陽離子交換層25及隔網裝置26。在本實施例中，該脫鹽裝置11也可稱為一個脫鹽裝置單元。陰陽離子交換層中所謂“層”并不局限在特定的厚度。第一和第二電極22、23分別與電源(未圖示)的正負極相連從而可分別作為正極和負極，從而陰離子交換膜24可設置在陽極22上并與其密切接觸；陽離子交換膜25可設置在陰極23上并與其密切接觸。在其他實施例中，第一和第二電極22，23的極性也可進行改變，從而陰離子交換膜24和陽離子交換膜25可分別與相應的第二電極23和第一電極22接觸。在一些實施例中，第一和第二電極22、23可包括金屬材料，如鈦或涂敷有鉬等貴金屬的鈦等組成。在另一些實施例中，第一和第二電極20、21可包括可導熱或不導熱的導電材料，且其可包括具有較小尺寸和較大的表面積的顆粒。在一些示例中，導電材料可包括一種或多種碳材料。在非限定示例中，碳材料可包括活性碳顆粒(Activated CarbonParticles)、多孔碳顆粒(P orous Carbon Particles)、碳纖維(Carbon Fibers)、碳氣溶膠(Carbon Aerogels)、多孔中間相碳微球(Porous Mesocarbon Microbeads)或其組合。在其他示例子，導電材料可包括導電復合材料，如錳，鐵，錳和鐵的氧化物，鈦、鋯、釩、鎢的碳化物或其組合。在本實施例中，第一和第二電極22、23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22，23也可具有不同的形狀，比如片狀、塊狀(Block)或柱狀(Cylinder)，且按照不同的架構進行設置。例如，第一和第二電極22、23可同心設置，從而在其間定義了一個螺旋狀連續的空間。陰離子交換層24和陽離子交換層25可用來促使輸入流體中的離子向相應的電極傳輸。在一些示例中，陰離子交換層24可包括常規陰離子交換層，其不僅可通過多價陰離子而且可通過單價陰離子。根據不同的應用，比如為了移除單價陰離子，陰離子交換層24可包括單價陰離子交換層。相似的，陽離子交換層25可包括常規陽離子交換層或單價陽離子交換層。在非限定示例中，陰離子交換層24和陽離子交換層25均為常規陰陽離子交換層。在一些實施例中，陰離子交換層24和/或陽離子交換層25可獨立(Freestanding)的設置于相應的電極22、23上。在其他示例中，陰離子交換層24和/或陽離子交換層25可以膜的形式涂覆在相應的電極22、23上。在一定的應用中，陰離子交換層24和/或陽離子交換層25的至少一部分也可分散進相應的電極22、23內部。隔網裝置26設置在陰離子交換層24和/或陽離子交換層25間用以隔離第一和第二電極22、23。在一些示例中，隔網裝置26可包括任何離子可通過(Ion-permeable)的、非電子導電(Electronically Nonconductive)的材料。這樣，在圖2所示的實施例中，當脫鹽裝置11處于充電狀態時，來自電源的正負電荷分別聚集在陽極22和陰極23上。第一輸入流體13通過閥17進入脫鹽裝置11中以進行脫鹽處理，比如移除其內含有的硬度離子。由于在相應的電極22、23上聚集的正負電荷的吸引，第一輸入流體13中的陰離子，如氯離子及其內的陽離子，如硬度離子可分別通過相應的陰離子交換層24和陽離子交換層25以聚集在相應的電極上。由于第一輸入流體13中帶電離子的相應電極22、23上的聚集，輸出流體14就成為變淡的流體(或產品流體)，其通過閥18流出脫鹽裝置11。相較于第一輸入流體13而言，其含有較低濃度的帶電物質，比如含有較低濃度的硬度離子。當脫鹽裝置11處于放電狀態時，吸附在相應電極22、23上的陰陽離子，如氯離子和硬度離子從電極的表面脫離。第二輸入流體15通過閥17進入脫鹽裝置11，從而把從相應電極22、23脫離并穿過相應陰陽離子交換層2425的離子帶出脫鹽裝置11并產生濃縮流體16。相較于第二輸入流體15，濃縮流體16中含有較高濃度的物質或其他雜質，比如硬度離子。在一定的應用中，濃縮流體16也可再被輸入進第二輸入流體15中以再次輸入進脫鹽裝置11。在一個實施例中，當脫鹽裝置11處于放電狀態時，第一和第二電極22、23的極性可維持不變的情況下在其間設置短路從而使吸附其上的陰陽離子脫離。在其他實施例中，第一和第二電極22、23的極性也可進行改變來使陰陽離子脫離。在圖2所示的實施例中，脫鹽裝置(單元)11可進一步包括設置于陰離子交換層24和陽離子交換層25間的離子交換樹脂顆粒27。在本實施例中，離子交換樹脂27以球狀的顆粒形式設置在陰陽離子交換層24、25間。在非限定示例中，離子交換樹脂顆粒27可包括聚合體(Polymer)材料。當脫鹽裝置11處于充電狀態時，該離子交換樹脂顆粒27可與通過的第一輸入流體13中的離子進行離子交換從而形成離子通道以便于第一輸入流體13中的離子向相應的電極移動。離子交換樹脂可應用在水處理過程中，比如水的凈化和軟化。通常，離子交換樹脂包括不可溶材料，且其以直徑大約從O. 5毫米到大約2毫米的球狀顆粒的形式設置。離子交換樹脂的不可溶材料的表面具有多孔結構從而可松散的固持離子。在操作中，在不會對離子交換樹脂的材料的性能有任何改變的情況下，其固持的離子可與通過的輸入流體中的離子進行交換。在非限定示例中，離子交換樹脂的不可溶材料可包括酸性物質或堿性物質從而可作為陰離子交換樹脂或陽離子交換樹脂使用以與流體中的陰離子和陽離子進行交換。在一些示例中，離子交換樹脂顆粒27的材料包括交聯的聚苯乙烯(CrosslinkedPolystyrene)或其他合適的材料。在一個示例中，離子交換樹脂顆粒可來自于位于美國新澤西州伯明翰的Lanxess公司。在本實施例中，離子交換樹脂顆粒27包括陰離子交換樹脂顆粒28及與陰離子交換樹脂顆粒28相混合的陽離子交換樹脂顆粒29，且也可被稱為混合床離子交換樹脂顆粒。在一定的應用中，比如為了移除不同的 目標離子，離子交換樹脂顆粒27可包括陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29中之一。
在一個示例中，陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29的量的比例為I比1，且二者均勻混合，比如，如圖2所示，二者間隔設置以提高在第一輸入流體和相應電極間的離子輸送效率。在其他示例中，陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29也可具有不同的量及/或不均勻混合。這樣，在操作時，當脫鹽裝置11處于充電狀態下，第一輸入流體13通過離子交換樹脂顆粒27，陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29與第一輸入流體13中的相應的陰陽離子進行交換從而便于離子傳輸到相應的電極22、23上。在一定的示例中，在操作時，通過脫鹽裝置11的電流可控制在一定的合適的水平從而來避免或減輕在離子交換樹脂顆粒27中發生的水分解反應。圖3所示為本發明脫鹽裝置11處理第一輸入流體的一個實施例的實驗圖表。在該實驗中，實驗條件包括第一輸入流體13的流速為240ml/min ;沿著第一輸入流體13的通過脫鹽裝置11的方向，離子交換樹脂顆粒27的高度為1. 5mm ;第一輸入流體13的導電率(Conductivity)為43uS/cm(如柱狀圖A所示)；第一輸入流體13的硬度為IIppm(如柱狀圖B所示)及通過脫鹽裝置11的電流為200mA。在一個示例中，第一輸入流體13含有氯化鈣、氯化鎂及碳酸氫鈉，其硬度為llppm。如圖3所示，通過脫鹽裝置11對第一輸入流體13的處理，輸出流體14的導電率為9uS/cm(如柱狀圖B所示)，其硬度為O. 9ppm(如柱狀圖D所示)，該硬度小于lppm。可見，在處理后，第一輸入流體13的硬度降低了近90%，這表明脫鹽裝置11具有高的硬度離子移除率。由于較高的硬度離子移除率，脫鹽裝置11就可在第一輸入流體中的硬度離子處于較低濃度水平時仍可對其進行移除，這增加了系統的適應性。此外，由于離子交換樹脂顆粒27的離子通道作用，當目標離子從第一輸入流體向相應的電極移動過程中，離子移動的阻力也就被相應的降低，從而消耗較少的能量。圖4所示為在處理過程中，當200mA電流通過脫鹽裝置時，該脫鹽裝置在設置有離子交換樹脂顆粒27及未設置離子交換樹脂顆粒27情況下時的電壓實驗圖表。該實驗條件與圖3中的實驗條件相同。 如圖4所示，在沒有設置離子交換樹脂顆粒27的情況下，脫鹽裝置11上的電壓為19V(如柱狀圖F所示)。當設置有離子交換樹脂顆粒27時，脫鹽裝置11上的電壓為
O.95V(如柱狀圖E所示)，這表明了設置有離子交換樹脂顆粒27時，處理第一輸入流體13消耗了較少的能量。在一定的應用中，隨著離子交換樹脂顆粒27的設置，第一和第二電極22、23的間距可在從O. 5mm到20mm的范圍內，比如從2mm到20mm的范圍內。在一個非限定示例中，第一和第二電極22、23的間距為8mm，這表明脫鹽裝置11可一次處理更大量的第一輸入流體13。圖2所示的實施例僅是示意性的。在其他應用中，脫鹽裝置11可用來處理不同的目標離子，其包括但不限于硬度離子。陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29也可具有其他設置架構，其包括但不限于如圖2及圖5到圖6中所示的架構。如圖5所示，陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29分別沿著離子交換樹脂顆粒的高度方向設置成第一和第二列(未標注)。該第一和第二列分別沿著從第一電極22到第二電極23的方向交替設置。在圖6所示的實施例中，陰離子交換樹脂顆粒28和陽離子交換樹脂顆粒29分別沿著從第一電極22到第二電極23的方向設置成第一行和第二行。該第一行和第二行沿著離子交換樹脂顆粒27的高度方向交替設置。在一些示例中，如圖7所示，脫鹽系統10可包括脫鹽裝置30，該脫鹽裝置30可包括復數個疊加設置在一起的脫鹽裝置單元11 (如圖2所示)及設置在每一對相鄰的脫鹽裝置11間的絕緣隔離裝置31。這樣，在操作時，脫鹽裝置30可以較高效且消耗較少能量的方式處理大量的輸入流體13。在其他應用中，如圖8所示，脫鹽系統10可包括脫鹽裝置32。該脫鹽裝置32包括第一電極22，第二電極23，設置在第一和第二電極間的雙極性電極33及復數個設置在每一對相鄰的電極間的隔網裝置26。離子交換樹脂顆粒27設置在每一對相鄰的電極間。陰離子交換層24和陽離子交換層25設置每對相鄰的電極中的相應的電極上。圖2及圖5到圖8中相同的標號可表不相同的兀件。在圖8所示的實施例中，每一個雙極性電極33包括一個正極、一個負極及設置在其間其隔離作用的離子非透過層(未圖示)。在本發明實施例中，雙極性電極并不局限于任何特定的雙極性 電極。在非限定示例中，雙極性電極的其他描述也可在美國公開專利申請US/20110024287中得到。這樣，與圖7中所示的實施例相似，在操作時，脫鹽裝置32可以較高效且消耗較少能量的方式處理大量的輸入流體13。在本發明實施例中，陰陽離子交換層和離子交換樹脂被設置來移除輸入流體中的目標離子，如硬度離子。在非限定示例中，至少由于離子交換樹脂的設置，其硬度，比如大于IOppm的輸入流體可被有效的處理以便于該流體在電去離子裝置中進行進一步的處理。這增加了系統的適應性及對硬度離子的耐受性。此外，至少由于離子交換樹脂的設置，在操作中可節省大量的能量從而降低了運行成本。進一步的，與傳統的脫鹽系統中的相鄰的成對的電極間的距離，比如O. 76mm相比較，在本發明實施例中，相鄰的成對的電極間的距離可大于O. 76mm,比如處于從2mm到20mm的范圍內，這表明該系統可一次處理更大量的輸入流體從而提高系統的效率。雖然結合特定的實施例對本發明進行了說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。
權利要求
1.一種用于從流體中進行離子移除的脫鹽系統，包括 至少一個脫鹽裝置單元，其包括 第一和第二電極； 陰離子交換層和陽離子交換層，其分別設置在相應的所述第一和第二電極上； 隔網裝置，其設置在所述第一和第二電極間 '及 離子交換樹脂，其設置在所述第一和第二電極間。
2.如權利要求1所述的脫鹽系統，其中所述離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的混合物。
3.如權利要求2所述的脫鹽系統，其中所述陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的量的比例為I比I。
4.如權利要求1所述的脫鹽系統，其中所述第一和第二電極間的距離處于從2毫米到20毫米的范圍內。
5.如權利要求4所述的脫鹽系統，其中所述第一和第二電極間的距離為8毫米。
6.如權利要求1所述的脫鹽系統，其包括復數個疊加設置的脫鹽裝置單元，其中在每一對相鄰的脫鹽裝置單元間設置有絕緣隔離裝置。
7.如權利要求1所述的脫鹽系統，進一步包括與所述至少一個脫鹽裝置單元流體相通可用來處理來自于該至少一個脫鹽裝置單元的輸出流體的電去離子裝置。
8.如權利要求1所述的脫鹽系統，其中所述至少一個脫鹽裝置單元可用來移除流體中的硬度離子。
9.一種用于從流體中進行離子移除的脫鹽系統，包括 脫鹽裝置，其包括 第一和第二電極； 雙極性電極，其設置在所述第一和第二電極間； 復數個隔網裝置，其設置在每一對相鄰的電極間； 陰離子和陽離子交換層，其分別設置在每一對相鄰的電極中的相應的電極上；及 離子交換樹脂，其設置在每一對相鄰的電極間。
10.如權利要求9所述的脫鹽系統，其中所述離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的混合物，所述陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的量的比例為I比I。
11.如權利要求9所述的脫鹽系統，其中所述每一對相鄰的電極間的距離處于從2毫米到20毫米的范圍內。
12.如權利要求11所述的脫鹽系統，其中所述每一對相鄰的電極間的距離為8毫米。
13.一種用于移除流體中離子的脫鹽方法，包括 在脫鹽裝置單元處于充電狀態時，提供第一輸入流體通過設置在陰離子交換層和陽離子交換層間的離子交換樹脂并產生輸出流體，所述陰離子交換層和陽離子交換層間分別設置在所述脫鹽裝置單元的第一和第二電極上；及 在脫鹽裝置單元處于放電狀態時，提供第二輸入流體通過所述離子交換樹脂以把從所述第一輸入流體中移除的離子帶出所述脫鹽裝置單元并產生濃縮流體。
14.如權利要求13所述的脫鹽方法，進一步包括輸入所述輸出流體進入電分離裝置進行進一步處理。
15.如權利要求13所述的脫鹽方法，其中所述離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的混合物，所述陰離子交換樹脂顆粒和陽離子交換樹脂顆粒的量的比例為I比I。
16.如權利要求13所述的脫鹽方法，進一步包括輸入所述濃縮流體進入所述第二輸入流體中。
17.如權利要求13所述的脫鹽方法，其中所述第一和第二電極間的距離為8毫米。
全文摘要
本發明涉及一種用于從流體中進行離子移除的脫鹽系統及方法。該脫鹽系統包括至少一個脫鹽裝置單元。該脫鹽裝置單元包括第一和第二電極、陰離子交換層和陽離子交換層、隔網裝置及離子交換樹脂。陰離子交換層和陽離子交換層分別設置在相應的所述第一和第二電極上。隔網裝置及離子交換樹脂分別設置在所述第一和第二電極間。
文檔編號C02F9/06GK103058425SQ20111032397
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者楊凌露, 楊海, 路微, 約翰.H.巴伯 申請人:通用電氣公司