一次性膜堆疊件的制作方法
【專利摘要】一種適合在離子交換裝置中使用的一次性交叉流膜堆疊件，該膜堆疊件包括交替的稀釋室和濃縮室，各個室由平坦的陽離子滲透膜(2)和平坦的陰離子滲透膜(1)限定，并且陽離子滲透膜和陰離子滲透膜沿至少兩個邊緣永久性固定在一起，其中陽離子滲透膜和/或陰離子滲透膜具有紋理表面輪廓，該紋理表面輪廓保持膜互相隔開和/或彼此不接觸，并且其中固定在一起的邊緣限定液體可以流經室的方向。還公開了包括上述膜堆疊件的離子交換裝置，其可選地包括快速釋放固定工具，以便容易地將包括膜堆疊件的模塊化裝置連接和釋放。
【專利說明】
一次性膜堆疊件
技術領域
[0001 ]本發明涉及一次性交叉流膜堆疊件和包括這種堆的離子交換裝置。
【背景技術】
[0002]離子交換裝置(“IEU”)，諸如反向電滲析裝置和電滲析裝置是已知的。
[0003]IEU通常包括陽極、陰極和位于陽極與陰極之間的膜堆疊件。膜堆疊件包括交替的稀釋室和濃縮室，各室包括陽離子滲透膜壁和陰離子滲透膜壁。在反向電滲析(“RED”)中，濃縮離子溶液通常流經稀釋室，并且較低離子濃度的溶液流經濃縮室。在電滲析(“ED”)中，離子溶液通常流經所有室，其中通過施加電場，迫使離子從稀釋室中的溶液進入濃縮室中的溶液。
[0004]在RED中，濃縮離子溶液通常為海水或鹽水，并且較低離子濃度的溶液通常是淡水或微咸水。可以環境友好型方式產生電力，即，溶質從稀釋室中的濃縮溶液穿過膜進入濃縮室中，在這一過程中伴隨產生橫跨堆的端部的電極的輸出電力。在現有膜堆疊件中，通過堆膜的流動方向通常為并流或逆流。由穿過各對膜的濃度差產生的電壓很低，但通過增加在膜堆疊件中分離兩種溶液的交替的陽離子和陰離子交換膜的數量可使該電壓加倍。
[0005]ED使用與RED中所使用的相似的膜堆疊件，但在這種情況中，將電力施加在膜堆疊件的各端的電極上，以便從離子溶液中去除不期望的離子。例如，ED可用于將咸海水制備為飲用水。
[0006]上述RED和ED技術都需要具有以交替方式設置的陰離子和陽離子交換膜的膜堆疊件。
[0007]有兩種用于IEU的常規結構:第一種，板框式結構；以及第二種，螺旋盤繞結構。
[0008]具有板框式結構的IEU通常包括使用栓接在一起的端板(例如，如圖1中所示)可釋放地固定在一起的交替的陽離子滲透膜和陰離子滲透膜。當膜隨著時間的延長而污染或損壞時，可按照需要將端板擰松，并且清潔或替換單獨的膜。
[0009]拆卸和重新組裝板框式結構的IEU是一項費力又困難的操作。要使膜堆疊件恢復其之前高效且無泄漏的性能，需要仔細將膜、墊片和墊圈對準。為防止泄漏，需要用很大的力緊固板框式結構的IEU，例如，通常需要10到20Nm之間或更大的力以防止泄漏。這些很大的力對用于制造板框式裝置的部件(例如端板和螺栓)有較高的要求，且經常造成膜堆疊件中的室的壓縮，并因此限制了通過該裝置的液流。
[0010]采用螺旋盤繞結構的IEU通常包括陽離子滲透膜、陰離子滲透膜和圍繞穿孔中心管的墊片，如圖2和圖3所示。因此，膜為彎曲的(不平)，且其半徑隨著其距離中心管的距離的增大而不斷增加。
[0011]螺旋盤繞結構的問題在于其依賴少量(如2個)非常長的濃縮和稀釋室。當室內發生堵塞時，可能產生災難性后果，因為該設備的室非常少，這將在很大程度上減少設備或使其癱瘓。較長的室長度導致從一端到另一端的高壓降，并且通常需要厚墊片。制造螺旋盤繞膜也很困難，并且采用這種膜生產的產品非常昂貴。
【發明內容】
[0012]現在，我們已經發明了可用于以快速和便利的方式制備IEU的一次性交叉流膜堆疊件。該膜堆疊件可容易地進行包裝和運輸。與傳統板框式裝置不同，本發明的膜堆疊件可用于制備交叉流IEU，而無需較大的壓縮力以防止泄漏。此外，各膜堆疊件中的陽離子和陰離子交換膜已經對齊，極大地簡化了終端用戶生產IEU的過程。
[0013]根據本發明，提供一種適合在離子交換裝置中使用的一次性交叉流膜堆疊件，該膜堆疊件包括交替的稀釋室和濃縮室，各室由平坦的陽離子滲透膜和平坦的陰離子滲透膜限定，并且陽離子滲透膜和陰離子滲透膜沿至少兩個邊緣永久性固定在一起，其中所述陽離子滲透膜和/或陰離子滲透膜具有紋理表面輪廓，其使膜隔開和/或彼此不接觸，并且其中固定在一起的邊緣限定液體可流經室的方向。
[0014]在本說明書(包括其權利要求書)中，所使用的動詞“包括”及其變式為非限制含義，表示包括本詞后方所跟的項目，但不排除未特別提到的項目。此外，對于詞語“一”或“一個”所指代的要素，不排除存在一個以上該要素的可能性，除非上下文中明確指出其數量為一個或該要素僅有一個。因此，詞語“一”或“一個”通常表示“至少一個”。
【附圖說明】
[0015]現在，將參照附圖描述本發明，其中:
[0016]圖1表示現有技術中板框式結構的IEU。
[0017]圖2和圖3是現有技術中螺旋盤繞結構的電滲析IEU的示意性表示。
[0018]圖4是根據本發明的一次性交叉流膜堆疊件的示意性透視圖。
[0019]圖5a至圖5e是例示使用平坦紋理膜的本發明的實施例的示意性側視圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1展示了現有技術中板框式結構的IEU10。現有技術的IEU10具有矩形框架12。框架12包括由金屬制成的剛性前板14和剛性后板16。前板14和后板16通過多個系桿或螺栓18以非永久性方式可釋放地固定在一起。各系桿18插入均布在前板14外緣周圍的孔20和后板16中對應的孔18A中。陰極靠近前板14地位于陰極室中，陽極靠近后板16地位于陽極室中(未示出)。開口 26位于前板14中以允許液體進入IEU 10。形成電極室的絕緣電極塊28鄰接前板14的周界，并且形成電極室的絕緣電極塊30連續地鄰接后板20的周界。IEU 10包括多個位于絕緣電極塊28和30之間的交替的陽離子滲透膜和陰離子滲透膜，由數字32表示。陽離子滲透膜和陰離子滲透膜32限定交替的濃縮室和稀釋室的邊界。
[0021]圖2和圖3是現有技術中螺旋盤繞結構的電滲析IEU的示意性表示。IEU包括一個彎曲的陽離子滲透膜30和一個彎曲的陰離子滲透膜32，二者間隔盤繞疊加成數圈，其中每個膜的每一圈都與其他膜的相鄰圈間隔開，從而在膜的兩側限定兩個室A和B。可通過電極38和40施加電流，前者具有位于螺圈中心的桿，后者具有圍繞螺圈的中空圓柱形構件。位于膜30和32之間的墊圈帶35在它們的邊緣處封閉室A并且將室A液壓地與室B分隔開。具有高(或低)離子濃度的液體可通過位于膜圈末端的導管34和36被引入室A中以及從室A導出。具有低(或高)離子濃度的液體可被引入室B中或從室B導出，其方向通常與電極38平行。螺旋盤繞設備經配置以使室A和室B中存在的液體無法在設備內混合，但離子可穿過膜壁從一種液體進入另一種液體。為維持膜之間的距離以便液體自由流動，通常在膜之間設置柵格狀墊片元件(未示出)。
[0022]圖4展示了本發明的一次性交叉流膜堆疊件，其包括三個平坦的陰離子交換膜I和三個平坦的陽離子交換膜2，其中，各個膜通過粘合劑線3沿兩個相對邊緣永久性固定(三個在正面，三個在背面，每側兩個)。各對膜I和2以及粘合劑線3限定室。粘合劑線3還限定液體可流經室的方向。箭頭4x和4y表示液體可流經圖4中所示的五個室的方向。通過將粘合劑線3的位置從一個膜對交換到下一膜對，可形成交叉流排列，其中經過交替濃縮室的液體以不同的方向流入經過交替稀釋室的液體。在圖4中所示的矩形I EU中，液流通過各室的方向與液流通過下一室的方向垂直，從而產生交叉流結構。
[0023]圖5a至圖5e展示了由平坦的陽離子滲透膜I和平坦的陰離子滲透膜2限定的室5，二者通過粘合劑3沿兩個邊緣永久性固定在一起。在圖5a中，平坦的陽離子交換膜2的內表面具有紋理表面輪廓，包括內突出部7a，內突出部7a能夠保持陰離子交換膜I和陽離子交換膜2分隔開，而室內無需包括單獨的墊片(也稱為墊片元件)。除了陽離子交換膜2的內表面和外表面具有包括突出部7a和7b的紋理表面輪廓外，圖5b與圖5a類似。在圖5b的實施例中，內表面突出部7a能夠保持陰離子交換膜I和陽離子交換膜2隔開(保持所示的室5打開)，并且外表面突出部7b能夠保持將下一室(未示出)的外表面隔開。在圖5c中，陽離子交換膜2的內表面包括突出部7a，陰離子交換膜I的外表面包括突出部7b。在圖5d中，陽離子交換膜2和陰離子交換膜I的內表面包括突出部7a，從而增加了液體在流經室5時的湍流。在圖5e中，陽離子交換膜2和陰離子交換膜I的內表面和外表面都包括突出部7a和7b，從而增加了液體在流經室5時的湍流，并增加了室高度。
[0024]在優選實施例中，各室包括兩個內壁和兩個外壁，且內壁中的至少一個(優選地兩個內壁)和外壁中的至少一個(優選地兩個外壁)包括紋理表面輪廓。該優選設置如圖5b、5c和5e中所示，其相比于在圖5a和圖5d中所示的實施例(其中單元的外壁缺少紋理表面輪廓)具有優勢，即，可以省去濃縮室和稀釋室中的墊片，從而簡化膜堆疊件的制造方法并且降低成本。
[0025]陽離子滲透膜和/或陰離子滲透膜具有紋理表面輪廓，其保持所述膜彼此分隔開和/或防止彼此接觸，例如，通過在膜之間的液體可能流經處產生空隙。通過這種方式，可以將通常設置在濃縮室和稀釋室中以便保持膜隔開并確保液體可自由流經室的墊片元件省去。因此，可以制備不含或含有更少墊片元件的膜堆疊件，從而降低IEU的整體成本。
[0026]使用紋理表面輪廓以在液體可能流經的位置產生空隙來替代使用墊片元件還具有減少污染、導致更小的停機時間和減少的裝置維護的優點。另一項優勢在于，與使用傳統墊片時相比，膜的表面上方的壓降降低，并且因此降低了能耗。
[0027]可通過任何合適的方法將陰離子交換膜和陽離子交換膜的邊緣永久性固定，例如通過粘合劑或焊接。
[0028 ]當邊緣通過粘合劑永久性固定在一起時，膜之間的粘合劑的厚度可影響室的膜間距離/高度。
[0029]至于粘合劑，可使用市售、非水型粘合劑(例如“Araldite”等環氧樹脂)或甚至雙面膠帶。通常，人們將粘合劑的線夾在各對膜之間以便將其永久性固定在一起。粘合劑的線可為直的并且與膜的邊緣平行，但是可選地，也可以采用波浪形粘合劑線。
[0030]在優選實施例中，粘合劑不具有導電性或離子傳導性。
[0031]焊接通常為熱焊接或超聲焊接，其將膜熔化，冷卻后將膜永久性接合在一起。
[0032]粘合劑或焊接通常是防水的，并且可定位在膜的最邊緣處或與邊緣相距較短處。
[0033]還可以通過使用粘合劑和焊接兩者將膜永久性固定在一起，可選地通過位于膜之間靠近邊緣的墊片以限定膜間距離。
[0034]膜永久性固定在一起(例如，通過粘合劑或焊接)可與常規板框式設備(其中膜通常位于框內，以非永久性方式栓接在一起)形成對比。
[0035]與螺旋盤繞膜中使用的彎曲膜不同，本發明中使用的膜為平坦的/非彎曲的，并且也可描述為基本上平坦的。該平坦的膜可選地具有表面輪廓，且事實上優先選擇存在表面輪廓的膜，因為當膜堆疊件疊時，表面輪廓可用于幫助將膜互相隔開，從而保持室打開并允許液體自由流經室。此外，表面輪廓可用于替代膜堆疊件中所含的墊片元件，從而簡化膜堆疊件的生產，并降低其成本。此外，如上所述，表面輪廓還能降低能耗。優選地，可選地紋理表面輪廓的紋理包括突出部。突出部的圖案可廣泛地變化且可為不規則的，但其優選地為規則的，以便產生在其表面的至少90%的部分處具有一致的滲透特性的紋理膜，其在膜堆疊件被使用時將與液體接觸(因此，排除表面的與另一膜粘合或焊接的部分)。合適的突出部和凹陷部的實例包括圓錐、多角錐體(例如，三角錐、四角錐和六方錐)、半球體、平頂體(例如、四方、三角和圓形平頂體)、拱形體、圓形截錐、截棱錐、菱形體、短脊和其中兩種或以上形狀的結合。
[0036]膜在面上經紋理化的程度(S卩，紋理百分比)可由以下等式計算:
[0037]紋理百分比=(紋理面積/總膜面積)x 100%
[0038]其中:
[0039]紋理面積為:從膜的相關側上的平面向外延伸的膜的面積，以膜的平面測量(例如，突出部的底面積)；以及
[0040]總膜面積為:如果未被紋理化膜的相關側的總有效面積(有效意味著膜使用時與液體接觸的面積，即，排除與另一膜粘合或焊接的膜的面積)。
[0041]優選的紋理百分比取決于從膜的平面向外延伸的膜的部分(例如，突出部)是否帶有離子電荷。
[0042]當從膜的平面向外延伸的膜的部分不離子地帶電時，紋理百分比優選為低的，例如，低于25%，進一步優選地低于15%，特別是低于9%，例如7%、5%、4%或2%。
[0043]當從膜的平面向外延伸的膜的部分帶有離子電荷時，優選的紋理百分比比可較高，因為突出部通常不干涉膜傳輸離子的能力。因此，當從膜的平面向外延伸的膜的部分帶有離子電荷時，優選的紋理百分比為I %到100 %，更優選為2 %到40 %，特別是4 %到30 %。
[0044]對于一些實施例，即使當從膜的平面向外延伸的膜的部分帶有離子電荷時，例如為了降低污染，也適合采用低紋理百分比。在這些情況下，紋理百分比可低于30%，例如21%到29%，或者11%到18%，或者6%到9%，或者甚至低于4%。
[0045]當從膜的平面向外延伸的膜的部分不離子地帶電時，或者該延伸部分的尖端不離子地帶電時，可以接受的是陰離子交換膜或陽離子交換膜的不離子地帶電的部分與相對的陽離子交換膜或陰離子交換膜接觸。但是，當從膜的平面向外延伸的膜的部分在其整個高度上帶有離子電荷時，優選地是不要使陽離子交換膜與陰離子交換膜互相接觸。
[0046]當膜相當堅硬且突出部不離子地帶電時，或者具有不離子地帶電的尖端時，僅需要少量突出部以使膜間隔開。在該情況下，紋理百分比可以非常低，例如1.5%到4%，或者甚至低于I %。
[0047]在一個實施例中，紋理表面輪廓的紋理包括不離子地帶電的突出部，或者具有不離子地帶電的尖端的突出部，且該突出部的平均量小于I個/m2，或者替代地為1.5至4個/cm2。
[0048]優選地，從膜的平面向外延伸的膜的部分離子地帶電(S卩，離子導電性)，因為這樣能避免所謂的“陰影效應”，其中膜的有效表面積減小。這甚至可以通過增大膜相對于液流體積的有效離子傳導表面積來提高膜的效率。
[0049]因此，當從膜的平面向外延伸的膜的部分離子地帶電時，可使用相對較大的紋理百分比，而不會對膜的性能造成不利影響。
[0050]陰離子交換膜和陽離子交換膜之間的平均距離(稱為“室高度”、“膜間距離”或“nro”)也可影響最優紋理百分比。通常，隨著M)增大，紋理百分比可下降。優選地，當M)為5至ΙΟΟΟμπι之間，且從膜的平面向外延伸的膜的部分離子地帶電時，該膜包括平均低于15個突出部/cm2，更加優選地，為低于10個突出部/cm2。對于一些實施例，所需的突出部的數量甚至更小，例如，平均6到9個突出部/cm2或甚至平均1.5到4個突出部/cm2。
[0051 ] 優選地，IMD最大為1mm，更加優選地，最大為0.5mm。IMD可通過以下方式確定:測量單元在(固定的)邊緣的總(平均)厚度，減去膜(不包括突出部)的厚度，作為單獨層測量，除以室的數量。優選地，IMD在被固定在一起的邊緣處確定。
[0052]優選地，紋理表面輪廓包括的突出部的平均長度(L)與平均寬度(W)的比率為10:1到1:10，更加優選地為7:1到1:7，特別是5:1到1:5，尤其是2.5:1到1: 2.5(當在突出部的基底處測量時)。這些優選設置出現是因為在上述L與W的比率下，通常可以獲得較好的對流和較少的阻塞問題，而當使用連續肋時，顆粒可能會完全堵塞兩條肋之間的通道。
[0053]優選地，紋理表面輪廓包括突出部，突出部的平均高度(H)為5到500μπι，更加優選地為10到300μπι。在一個實施例中，H為120到300μπι，尤其是當需要大頂D時，例如，當進料流包括可能堵塞具有低MD的通道的顆粒時。
[0054]在另一個實施例中，H為55到95μπι，或15到45μπι，特別是當需要小通道時，例如，當膜堆疊件用于具有低離子含量的液流時。對于具有低離子含量的液流，優選采用低IMD，因為其能夠降低單元包括在其中的膜堆疊件的電阻。
[0055]優選地，H小于L和W。該優選設置出現是因為當使用單元時其可減小膜溶脹和卷曲。
[0056]優選地，H的值小于Bffi值的一半。
[0057]優選地，紋理表面輪廓包括的突出部的至少80% (優選地，100%)在所有方向上的最大尺寸(長度、寬度和高度)小于20_。
[0058]優選地，紋理表面輪廓包括的突出部在所有方向上的最大尺寸(長度、寬度和高度)為0.04到1mm，進一步優選為0.05到6mm。
[0059]優選地，紋理表面輪廓包括彼此分隔開的突出部，突出部彼此分隔開的平均距離為至少0.1mm，更加優選為至少0.5mm，例如當在突出部的基底處測量時，為1、2、4、8、12或20mm ο
[0060]優選地，膜堆疊件具有沿x、y和z軸中的兩條的矩形截面輪廓，以及沿第三條軸的η邊多邊形的截面輪廓，其中η為至少為4的偶數整數，如4、6、8、10或12。例如，膜堆疊件可具有沿X和y軸的矩形截面輪廓，以及沿ζ軸的六邊形截面輪廓。優選地，膜堆疊件具有沿x、y和z所有三個軸的矩形截面輪廓，例如，各個所述截面輪廓可各自為正方形或長方形。這可以與螺旋盤繞膜形成對比，其中螺旋盤繞膜具有沿x、y和z軸中的一條的圓形截面輪廓，以及沿其余兩條的矩形截面輪廓。
[0061]通常，陰離子交換膜和陽離子交換膜具有基本相同的大小和形狀。因此，陰離子交換膜和陽離子交換膜可重疊，一者在另一者上，以產生箱型膜堆疊件。
[0062]當膜堆疊件內的膜為矩形時，優選地，矩形膜的最長邊與最短邊的長度比〈6:1，進一步優選地為〈4:1，例如為〈2:1或大約為1:1。
[0063]優選地，膜堆疊件包括多個濃縮室和多個稀釋室，更加優選地為至少20個、特別是30到1000個濃縮室和至少20個、特別是30到1000個稀釋室。
[0064]本發明的具有多個濃縮室和稀釋室的膜堆疊件相較于螺旋盤繞結構的IEU具有的優勢在于，如果一個室被堵塞，仍然剩余許多其他室能夠繼續操作。因此，本發明的膜堆疊件的工作壽命可顯著地長于用于螺旋盤繞結構的IEU，從而降低停機時間和成本。
[0065]根據本發明的第二特征，提供一種包括陽極、陰極和根據本發明的第一方面的一次性交叉流膜堆疊件的離子交換裝置。
[0066]IEU可選地包括多個根據本發明的膜堆疊件，優選地，每個膜堆疊件包括陽極和陰極。
[0067]在一個或兩個表面上具有紋理表面輪廓的陰離子交換膜和陽離子交換膜可由缺少紋理表面輪廓的膜通過一種或多種方法制備。例如，可通過所謂(壓印)卷對卷原則在單一生產線上以高效劃算的方式將紋理表面輪廓施加在缺少紋理表面輪廓的膜上。
[0068]在替代方法中，可通過實施擠壓工藝(可選地，還實施上述的壓印工藝)制造在一個或兩個表面上的具有紋理表面輪廓的膜。在另一方法中，可通過例如在紋理表面上鑄膜的方法獲得具有紋理表面輪廓的膜。在另一個實施例中，可通過包括去除膜表面的一部分的工藝(例如，通過激光雕刻或等離子蝕刻)獲得具有紋理表面輪廓的膜。
[0069]替代地，可通過包括網圓印花、平板網印、凹印、狹縫涂層、分印、噴繪印花等的工藝將紋理表面輪廓施加在缺少這種表面輪廓的膜上。應理解，所用的涂布方法取決于涂層材料上使用的其他物質。
[0070]根據第三方面，本發明提供一種用于制備根據本發明的第一方面的一次性交叉流膜堆疊件的工藝，該工藝包括將平坦的陰離子交換膜和平坦的陽離子交換膜的相對邊緣永久性固定在一起，從而產生交替的稀釋室和濃縮室，以使液體可流過稀釋室的方向與液體可流過濃縮室的方向不同。
[0071]根據本發明的第一方面的一次性交叉流膜堆疊件可作為IEU中包括的模塊化裝置提供(數量不限)。因此，本發明的一個方面提供一種包括多個模塊化裝置的IEU，各個模塊化裝置包括根據本發明的第一方面的膜堆疊件。IEU可相對容易地裝配和拆卸，并且通過在必要時替換或添加模塊化裝置進行擴展和維護。
[0072]可選地，各個模塊化裝置具有陰極和陽極。在ED裝置的情況中，優選地，模塊化裝置進一步包括用于在陽極和陰極之間施加電壓的工具。
[0073]IEU包括多個模塊化裝置設備，可選地，其進一步包括用于使已通過一個模塊的液體通過裝置的下一個模塊的工具，例如一個或多個管道。
[0074]模塊化裝置彼此可串聯或并聯連接。
[0075]優選地，IEU包括快速釋放固定工具，以允許容易地將模塊化裝置與IEU連接，并容易地將模塊化裝置從IEU釋放。
[0076]在優選的實施例中，該膜堆疊件包括剛性、緊湊的殼體。
[0077]根據本發明的第四方面，提供一種根據本發明的一次性膜堆疊件或模塊，以及用于在運輸期間保護膜堆疊件或模塊的包裝，其中膜堆疊件或模塊位于包裝里面。
[0078]該包裝可為適合經由郵遞、速遞或其他輸送服務的膜堆疊件或模塊的運輸的任何包裝。通常，包裝為氣密的，例如，該包裝可包括含有膜堆疊件或模塊的密封塑料袋或罐。
[0079]盡管本發明的膜堆疊件主要的目的是在RED或ED中使用，但是其也可用于需要包括陽離子和陰離子膜的膜堆疊件的其他用途，例如，電容去離子、在例如流過式電容器(FTC)中使用的連續電去離子(CEDI)、用于例如除氟或回收酸的唐南或擴散滲析(DD)、用于有機溶劑的脫水的滲透蒸發、燃料電池、水的電解(EL)或用于氯堿生產。上述所有均為IEU。
[0080]根據本發明的第五個方面，提供一種ED裝置、一種RED裝置、一種電去離子模塊或擴散滲析設備，其包括一個或多個根據本發明的第一方面的一次性交叉流膜堆疊件。優選地，該電去離子模塊為連續電去離子模塊。
[0081 ]當IEU用于反向電滲析時，優選地，IEU包括用于提供使鹽水流經稀釋室的入口和用于提供使具有低溶質含量的水流經濃縮室的入口。
[0082]文中所述的本發明的第三、第四和第五方面的優選設置(例如，優選的膜、密封件和表面輪廓等)與本發明的前述方面相關。
【主權項】
1.一種適合在離子交換裝置中使用的一次性交叉流膜堆疊件，所述膜堆疊件包括交替的稀釋室和濃縮室，每個所述室由平坦的陽離子滲透膜和平坦的陰離子滲透膜限定，并且所述陽離子滲透膜和所述陰離子滲透膜沿至少兩個邊緣被永久性地固定在一起，其中，所述陽離子滲透膜和/或所述陰離子滲透膜具有紋理表面輪廓，所述紋理表面輪廓使所述膜分隔開和/或防止所述膜彼此接觸，其中，所述固定在一起的邊緣限定液體可流經所述室的方向。2.根據權利要求1所述的堆疊件，其中，所述紋理表面輪廓在液體可通過的所述膜之間產生空隙。3.根據前述權利要求中任一項所述的堆疊件，所述膜堆疊件具有沿x、y和z軸中的兩個的矩形截面輪廓，以及沿第三軸的η邊形的截面輪廓，其中，η為至少為4的偶數整數。4.根據前述權利要求中任一項所述的堆疊件，其中，所述陽離子滲透膜和所述陰離子滲透膜通過粘合劑或焊接永久性地固定在一起。5.根據前述權利要求中任一項所述的堆疊件，所述膜堆疊件包括至少20個濃縮室和至少20個稀釋室。6.根據前述權利要求中任一項所述的堆疊件，其中，(紋理面積/總膜面積)X100%等于2%到40 %。7.根據前述權利要求中任一項所述的堆疊件，其中，每個所述室包括兩個內壁和兩個外壁，且所述內壁中的至少一個和所述外壁中的至少一個包括紋理表面輪廓。8.根據權利要求6或7所述的堆疊件，其中，所述紋理表面輪廓包括突出部，當在所述突出部的基底處測量時，所述突出部的平均長度與寬度比率為10:1到1:10。9.根據權利要求6到8中任一項所述的堆疊件，其中，所述紋理表面輪廓包括平均高度為5到500μπι的突出部。10.根據權利要求1、2以及4到9中任一項所述的堆疊件，所述膜堆疊件具有η邊形的一般形狀，其中，η為至少為4的偶數整數。11.根據前述權利要求中任一項所述的膜堆，所述膜堆不含墊片元件。12.—種包括根據前述權利要求中任一項的膜堆的物品以及用于在運輸期間保護所述膜堆的包裝，其中，所述膜堆位于所述包裝里面。13.—種粒子交換裝置，包括陽極、陰極以及根據權利要求1到11中任一項所述的一次性交叉流膜堆疊件。14.根據權利要求13所述的離子交換裝置，所述離子交換裝置包括多個模塊化裝置，每個所述模塊化裝置包括根據權利要求1到11中任一項所述的一次性交叉流膜堆疊件。15.根據權利要求14所述的離子交換裝置，所述離子交換裝置包括快速釋放固定工具，以允許容易地將所述模塊化裝置連接至所述離子交換裝置，以及容易地將所述模塊化裝置從所述離子交換裝置釋放。16.—種用于制備根據權利要求1到11中任一項所述的一次性交叉流膜堆疊件的工藝，所述工藝包括將平坦的陰離子交換膜和平坦的陽離子交換膜的相對邊緣永久性地固定在一起，從而產生交替的稀釋室和濃縮室，以使液體可流動通過所述稀釋室的方向與液體可流動通過所述濃縮室的方向不同。17.—種電滲析裝置、一種反向電滲析裝置、一種電去離子模塊或一種擴散滲析設備，包括一個或多個根據權利要求1到11中任一項所述的一次性交叉流膜堆疊件。
【文檔編號】B01D61/48GK105992635SQ201580006026
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】維利姆·范·巴克, 維諾德納拉因·貝克, 巴斯蒂安·范·貝爾胡姆, 約翰尼斯·范·恩哥倫
【申請人】富士膠片制造歐洲有限公司