电脱盐系统和方法技术方案

用于海水和微咸水的脱盐以用于获得饮用水的目的的系统和方法。系统可包括电渗析模块和电去离子模块的组合。系统配置和工艺控制可实现低能量消耗量和稳定操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】用于海水和微咸水的脱盐以用于获得饮用水的目的的系统和方法。系统可包括电渗析模块和电去离子模块的组合。系统配置和工艺控制可实现低能量消耗量和稳定操作。【专利说明】相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§ 119(e)，本申请要求2011年7月I日提交的、名称为“ELECTRODESALINATION SYSTEM AND METHOD”的美国临时专利申请序列号61/503，850 的优先权，出于所有目的，该美国临时专利申请的全部公开内容据此通过引用整体并入本文。公开内容的领域各方面大体涉及电化学分离，并且更具体地，涉及用于脱盐的电化学系统和方法。概述各方面大体涉及为降低能量消耗量的。根据一个或多个方面，脱盐系统可包括电渗析(ED)设备、流体连接于ED设备的下游的电去离子(EDI)设备、和控制器，该控制器被配置为关于功率消耗量和盐除去来确定ED设备和EDI设备之间的最佳转 换点，并且还被配置为当ED设备的产物流达到最佳转换点时使EDI设备联机。根据一个或多个方面，提供饮用水的方法可包括将海水进料流流体连接到电净化系统的入口，该系统包括至少第一级和在第一级下游的第二级；以第一速率从第一级回收水；以小于第一速率的第二速率从第二级回收水；以及将电净化系统的出口流体连接到供使用的饮用点。根据一个或多个方面，提供饮用水的方法可包括将海水进料流流体连接到电净化系统的入口，该系统包括至少第一电渗析(ED)级和在第一 ED级下游的第二 ED级；通过使工艺流(process stream)以相对于第一 ED级增加的速度经过第二 ED级中的稀释隔室来防止浓差极化(concentration polarization);以及将饮用水递送到在电净化系统下游的供使用的点。根据一个或多个方面，脱盐系统可包括电净化系统，该电净化系统包括至少第一电渗析(ED)级和流体连接于第一 ED级下游的第二 ED级；与电净化系统相关联的至少一个电导传感器；以及控制器，该控制器被配置为基于来自电导传感器的输入向第一 ED级施加第一电压并且向第二 ED级施加比第一电压低的第二电压以防止浓差极化。以下详细地讨论了还其它方面、实施方式和这些示例性方面和实施方式的优势。本文所公开的实施方式可以以与本文公开的原理中的至少一个相一致的任何方式与其它实施方式结合，且提及“实施方式”、“一些实施方式”、“可选实施方式”、“各种实施方式”、“一种实施方式”或类似物不必是相互排斥的，并且意在表明所描述的具体特征、结构或特性可以包括在至少一种实施方式中。这些措辞在本文中出现不必都指相同的实施方式。附图简述下面参照附图论述了至少一种实施方式的各个方面，附图不意在按比例绘制。包括附图以提供对各种方面和实施方式的说明和进一步理解，并且附图被并入本说明书并组成本说明书的一部分，但并非意在作为本专利技术的范围的界定。在附图、详细描述或任一权利要求中的技术特征后面有参照标记时，包括参照标记是为了增加附图、说明书的可理解性的唯一目的。在附图中，在多个附图中图示的每一相同的或近似相同的部件由相同的数字表示。为了清楚起见，在每一附图中并非每个部件都可以标出。在附图中:图1-2显示了根据一种或多种实施方式的PID控制示意图；图3-4显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例3中讨论的数据；图5显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例2中讨论的工艺图；图6A-6D显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例2中讨论的数据；图7显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例4中讨论的系统配置的示意图；图8-10显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例4中讨论的数据；图11显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例5中讨论的隔离物配置的示意图；图12显示了根据一种或多种实施方式的平衡数据(equilibrium data)和相关电导率的实施例；图13-14显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例6中讨论的数据；图15显示了根据一种或多种实施方式在随附的实施例7中讨论的系统示意图。详细描述使用电场来净化流体的设备通常被用于处理含有溶解的离子物质的水和其它液体。以这种方式处理水的两种类型的设备是电去离子设备和电渗析设备。在这些设备中是由离子选择性膜隔开的浓缩隔室和稀释隔室。电渗析设备通常包括交替的、电活性的、半渗透的阴离子和阳离子交换膜。膜之间的空间被配置为产生具有入口和出口的液体流隔室。由电极强加的所施加的电场使被吸引到其相应的反电极的溶解的离子迁移通过阴离子和阳离子交换膜。这通常导致稀释隔室的液体的离子耗尽，并且浓缩隔室中的液体富有被转移的离子。电去离子(EDI)是利用电活性介质和电势影响离子传输来从水除去或至少减少一种或多种离子化的或可电离的物质的工艺。电活性介质通常用来交替地收集和排放离子物质和/或可电离的物质，并且在一些情况下，用来通过离子或电子替换机制帮助离子传输，所述离子传输可以是连续的。EDI设备可包括具有永久或暂时电荷的电化学活性介质，并且可分批地、间歇地、连续地和/或甚至以反转极性模式操作。DEI设备可被操作以促进特别地被设计为获得或增强性能的一个或多个电化学反应。而且，这种电化学设备可包括电活性膜，诸如半渗透的或选择性渗透的离子交换膜或双极膜。连续电去离子(CEDI)设备是本领域技术人员已知的EDI设备，其以其中水净化可连续进行、同时离子交换材料被连续补给的方式操作。CEDI技术可包括如下的工艺，诸如连续去离子、填充小室电渗析(filled cell electrodialysis)或电透析(electrodiaresis)。在控制电压和控制盐度条件下，在CEDI系统中，水分子可被分解以产生氢或水合氢离子或物质以及氢氧或羟离子或物质，它们可使设备中的离子交换介质再生且因此帮助被捕获的物质从其中释放。以这种方式，待处理的水流可被连续地净化而不需要离子交换树脂的化学补给。除了电渗析(ED)设备通常在膜之间不含有电活性介质以外，ED设备以与CEDI类似的原理操作。因为缺少电活性介质，ED的操作对于低盐度的供水可因升高的电阻而受到阻碍。并且，因为ED的操作对于高盐度的供水可导致升高的电流消耗量，所以迄今为止，ED装置被最有效地用于中等盐度的源水。在基于ED的系统中，因为不存在电活性介质，所以分解水是低效的并且通常避免以这样的方式进行操作。在CEDI和ED设备中，多个邻近的小室或隔室通常由选择性渗透膜分隔，所述选择性渗透膜允许带正电荷或带负电荷的物质通过，但是通常不允许两者均通过。在这样的设备中稀释隔室或消耗隔室通常用浓缩隔室或浓度隔室填充间隙。当水流过消耗隔室时，离子物质和其它带电荷物质通常在电场诸如DC场的影响下被吸入到浓缩隔室中。带正电荷的物质被吸向阴极，所述阴极通常位于多个消耗隔室和浓度隔室的堆叠的一端，而带负电荷的物质又被吸向这种设备的阳极，所述阳极通常位于隔室的堆叠的相对端。电极通常被容纳在电解质隔室中，所述电解质隔室常常与流体连通的消耗隔室和/或浓度隔室部分地隔离。当在浓度隔室中时，带电荷的物质通常被至少部分地界定浓度隔室的选择性渗透膜的屏障捕获。例如，通常通过阳离子选择性膜阻止阴离子从浓度隔室向阴极进一步迁移。当被俘获在浓缩隔室中时，被捕获的带电荷的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱盐系统，包括：电渗析(ED)设备；电去离子(EDI)设备，其流体连接于所述ED设备的下游；以及控制器，其被配置为关于功率消耗量和盐除去来确定所述ED设备和所述EDI设备之间的最佳转换点，并且还被配置为当所述ED设备的产物流达到所述最佳转换点时使所述EDI设备联机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅荣强，黄祀和，J·D·吉福德，G·Y·顾，梁荔乡，迈克尔·J·肖，
申请(专利权)人：伊沃夸水技术私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG