一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列及其去離子方法與流程

本發明涉及電容去離子技術，具體是涉及一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列及其去離子方法。

背景技術：

我國是一個水資源總量大國，但人均水資源擁有量卻只有世界平均水平的四分之一。近年來，水資源的短缺不僅成為制約經濟發展的重要因素，而且可能引起環境惡化和生態退化等社會和環境問題。水資源短缺的國情，對我國的污水回用技術以及海水淡化技術提出了較高的要求。混凝沉淀、過濾、生物氧化、活性炭吸附、消毒等傳統常規工藝在去除有機物、懸浮物、細菌等方面有著較好的效果，而對Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Cl^-等無機鹽離子卻幾乎沒有去除效果。此外，無機鹽是海水中的一類重要成分，在海水淡化工程中，無機鹽離子的去除也是一個重要的目標。因此，相關行業急需一種低成本、效果好的去離子技術。

膜電容去離子技術是一種新型的介于電容脫鹽與電滲析之間的技術，既保留了電容脫鹽能耗低、操作簡單、環境友好等特點，又在除鹽效率和電流效率方面較電容脫鹽又顯著提高。

然而隨著膜電容去離子裝置的運行，電極趨于飽和，去離子效率逐漸降低，必須停止去離子過程，反接電路進行脫附，而這一現象，使得整體的去離子效率降低，同時也使得單位時間內可處理的水量降低。

因此，需要一種新的技術方案以解決上述技術問題。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列及其去離子方法，能夠連續運作且高效穩定。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列，該陣列包括：吸附模組、脫附模組，所述吸附模組和脫附模組相互間隔且交替排列形成陣列，移動式電極周期性地處于吸附模組和脫附模組中。

優選地，所述吸附模組和脫附模組呈直線排列，當吸附模組和脫附模組的模組數大于60對時，所述吸附模組和脫附模組呈環形排列。

優選地，所述吸附模組和脫附模組均包括石墨集流板陰極、石墨集流板陽極、活性炭纖維氈、陰離子交換膜、陽離子交換膜、隔網，所述吸附模組和脫附模組的離子交換膜順序相反。本發明以傳統膜電容去離子技術為原型，設置吸附模組，通過改變離子交換膜的排列順序，設置脫附模組，使得吸附和脫附同時進行，防止電極趨向飽和，提高去離子效率。

優選地，所述移動式電極為活性炭纖維氈電極。

優選地，在所述吸附模組中，離子交換膜對應的可通過離子與石墨集流板極性相反，可通過離子從吸附模組中間通過離子交換膜向兩極運動；脫附模組中，離子交換膜對應的可通過離子與石墨集流板極性相同，可通過離子從脫附模組兩極通過離子交換膜向中間運動。

優選地，所述移動式電極由傳動機構帶動，使得移動式電極周期性地位于吸附模組和脫附模組中。

優選地，所述傳動機構為轉動筒。創新性的將固定式電極變更為移動式電極，使得移動式電極周期性地位于吸附模組和脫附模組中，實現了使去離子過程長時間穩定地處于高效段的目的。

優選地，在所述吸附模組中，水流方向與所述移動式電極運動方向相反，使得離子濃度沿水流運動方向降低，離子去除率隨水流運動方向升高。

本發明還提出一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列的去離子方法，其特征在于，包括：

S1、待處理含鹽水進入吸附模塊進行去離子處理；

S2、移動式電極通過傳動機構的帶動，離開吸附模塊，進入脫附模塊；

S3、反沖洗水進入脫附模塊，移動式電極上的離子脫附進入反沖洗水中。

S4、移動式電極通過傳動機構的帶動，離開脫附模塊，重新進入吸附模塊。

S5、S1-S4同時進行，協同運作形成穩定的工作循環。

優選地，所述反沖洗水可循環使用，反沖洗水達到一定濃度再進行替換。

本發明的帶有移動式電極的膜電容去離子陣列及其去離子方法的有益之處在于：

1)采用了移動式的電極代替傳統的固定式電極，電極周期性地處于吸附模組和脫附模組中，保持了吸附模組長期在高效區間運行。

2)吸附模組和脫附模組的工作同時進行，形成了一個穩定的工作循環，無需反接電路進行反沖洗。

3)離子去除率高。

附圖說明

圖1是本發明吸附模組和脫附模組排列及其組成結構圖。

圖2是本發明的陣列的布置方式示意圖。

圖3是本發明移動式電極的傳動方式及本發明運行原理示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。

如圖1所示，一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列，該陣列包括：形成陣列的吸附模組10、脫附模組20，吸附模組10和脫附模組20相互間隔且交替的周期性排列，移動式電極周期性地處于吸附模組10和脫附模組20中。

在具體的實施例中，吸附模組10依次包括石墨集流板陰極11、第一活性炭纖維氈12、陽離子交換膜13、隔網14、陰離子交換膜15、第二活性炭纖維氈16、石墨集流板陽極17。脫附模組20依次包括石墨集流板陰極21、第三活性炭纖維氈22、陰離子交換膜23、隔網24、陽離子交換膜25、第四活性炭纖維氈26、石墨集流板陽極27。吸附模組10和脫附模組20夾設有絕緣材料30。其中，圖1中各元件緊密接觸，為表示方便，故同種各元件間存在空隙。

請結合圖2所示，一般情況下，吸附模組10和脫附模組20呈直線排列，吸附模組10和脫附模組20交替排列形成陣列100，吸附模組10兩側均為脫附模組20，脫附模組20兩側均為吸附模組10。當吸附模組10和脫附模組20的模組數大于60對時，吸附模組10和脫附模組20呈環形排列(圖未示)。

如圖3所示，吸附模組10中，陰離子交換膜15對應的可通過陰離子40與石墨集流板陽極17極性相反，可通過陰離子40從吸附模組10中間通過離子交換膜向兩極運動，如陰離子40通過陰離子交換膜15向石墨集流板陽極17運動，吸附于石墨集流板陽極17前的活性炭纖維氈電極16上，并隨之運動，進入脫附模組20中。裝置兩端設有防滲裝置50，可防止吸附模組10中液體外漏；脫附模組20中，陰離子交換膜23對應的可通過陰離子40與石墨集流板陰極21極性相同，可通過陰離子40從脫附模組20的兩極通過離子交換膜向中間運動，如陰離子40從石墨集流板陰極21前的活性炭纖維氈電極16出發，通過陰離子交換膜23向中間運動。裝置兩端設有防滲裝置50，可防止脫附模組20中液體外漏。

移動式電極(例如活性炭纖維氈電極16)由轉動筒60帶動，即轉動筒60的轉動方向與移動式電極的轉動方向相同，使得活性炭纖維氈電極16周期性地位于吸附模組10和脫附模組20中。

在一個具體的實施例中，結合圖3所示，在吸附模組10中，水流方向與移動式電極(例如活性炭纖維氈電極16)運動方向相反，使得離子濃度沿水流運動方向降低，離子去除率隨水流運動方向升高。

本發明還提出一種帶有移動式電極的膜電容去離子陣列的去離子方法，其特征在于，包括：

S1、待處理含鹽水進入吸附模塊進行去離子處理；

S2、移動式電極通過傳動機構的帶動，離開吸附模塊，進入脫附模塊；

S3、反沖洗水進入脫附模塊，移動式電極上的離子脫附進入反沖洗水中。

S4、移動式電極通過傳動機構的帶動，離開脫附模塊，重新進入吸附模塊。

S5、S1-S4同時進行，協同運作形成穩定的工作循環。

本發明的吸附模組中的離子交換膜保證了離子不會吸附于同電荷集流板前的電極上。

本發明的脫附模組中的離子交換膜保證了離子不會吸附于異電荷集流板前的電極上。

結合圖3所示，本發明的含鹽水的去離子方法運行方式如下：

1)待處理水從吸附模組的一端的下部進入，另一端上部流出，流動方向與電極運動方向相反。

2)反沖洗水從脫附模組的一端的下部進入，另一端上部流出，流動方向與電極運動方向相反。

反沖洗水循環使用，直到達到一定濃度后更換。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。