用于净化流体的装置，包括其内部具有流过第一操作流体(F1)的操作室(4，5)的至少一个离子吸附单元(2)以及流过第二操作流体(F2，F2')并且由过滤非离子选择性过滤膜(100)与操作室分离的排出室(13，13')。三维多孔电导体(18)被容置在排出室中并且被第二操作流体穿过。两个电极(A，B)具有前述的操作室和其间的排出室，并被供以相反极性以产生操作室中的操作电场和排出室中的有限电场，后者由于三维多孔电导体的屏蔽效果而具有比操作电场低的值。操作室中包含的带电粒子易于在电极(A，B)产生的操作电场的作用下穿过非离子选择性过滤膜(100)，并且在它们经受有限电场的作用的排出室(13，13')中被第二操作流体(F2，F2')排出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据各独立权利要求的前序部分的用于净化流体的装置以及特别地借助于前述装置的用于净化流体的方法。更详细地说，根据本专利技术的装置和方法意在有利地用于从流体中去除电离粒子，以利于将这样的粒子回收或者去除的目的。这些粒子典型地可以由溶解在液体中的盐离子构成，或者由例如工业处理流体的金属离子构成，或者由可极化的有机质构成。本装置可以意在用于工业和民用领域二者的多种应用，如海水的淡化、水质特别硬的硬水的软化、从水中去除盐(如氯化物和硫酸盐)以及从任何液体中去除例如硝酸盐、亚硝酸盐、氨、重金属、有机质(不论是具备本征电荷还是由于在有机质中存在感生电偶极子的电场而易于极化)或通常的微量污染物，或者用于例如工业处理的流体的去离子化，或者用于将难以处置或者利于回收的污染物质进行浓缩以备重新使用。也可以将本装置即本专利技术的目的合并在机器中，特别是合并在供家庭使用的机器中。在这种情况下，本装置将使得能够净化用于这种机器的水，从而使这种机器能够更好地实现其被使用的功能；这样的功能例如可以包括生产饮料、清洗餐具、衣服等。因此，本专利技术通常被插入生产用于从流体中去除电离粒子的装置的工业领域中。
技术介绍
已知利用电容去离子的原理从流体中去除电离粒子的用于净化流体的装置。这样的装置包括至少一个由液流式电容器的组件组成的单元；该单元更具体而言由多个叠加的电极形成，使得待净化的液体在所述多个叠加的电极之间流过。这些电极彼此面对，并由直流供电单元以相反的极性充电。操作上，这样的已知装置提供操作步骤和再生步骤的交替，在操作步骤中，流体中存在的离子在相对的电极上被捕获，在再生步骤中，借助于清洗流体将累积在电极上的离子去除。液流式电容器的电极静电地吸附和释放离子电荷污染物并且主动参与待处理液体的去离子的处理。电极也通常由例如由石墨制成的集电器供给，并且它们由导电的多孔材料(例如，通常由碳制成)制成，以在其表面上吸附大量的电离粒子。例如在专利US 6，413，409和US 5，360, 540中描述了以上指出的已知类型的液流式电容器。参照电极与离子之间的相互作用将前述用于单元的操作步骤和再生步骤翻译成下述操作步骤:-用于吸附在被供给相反的电压的电极的碳的多孔表面上的离子的步骤；该步骤耗费的能量与被捕获的离子的数量成正比；-从电极的碳静电释放离子，为电极提供先前吸收的电荷量，以便通过离子中和静电引力的步骤；-借助于以相反极性对这些离子充电，将不再静电结合的离子移到多孔电极外部，随后可以借助于清洗液体的流过从单元去除这些离子的步骤。已经在实践中证明市场上存在的根据上述循环重复的操作步骤的利用电容去离子原理的具有液流式电容的装置有许多缺点。第一个缺点在于以下事实:具有液流式电容器的装置有间歇，并且因此具有不连续的操作，这就对其生产效率/输出产生强烈的负面影响。这样的缺点是这样的装置的操作原理本身固有的，导致单元在其操作的50%至75%之间的变化的时间中净化流体，原因在于需要使电极经受以上指出的不同步骤，以在不同的时间和模式下对离子进行操作(吸附离子、中和离子、将离子移走)。另外，操作步骤和再生步骤的交替造成了不能被利用的稀释流体的队列，从而进一步加剧了对单元性能的负面影响。第二个缺点在于以下事实:在单元内，随着随后盐的沉淀而可以达到高盐度浓缩，从而形成积垢。在具有液流式电容器的单元中普遍存在的问题确实涉及需要防止从电容器的电极间析出溶质，阻碍流体流过通道，从而使该单元长期看来变得无用。还必须考虑电极捕获溶液中的离子的容量，并且更一般地说，带电粒子正面影响电容器的操作的特性。然而，在操作步骤中已经被电极捕获的离子必须易于在再生步骤的清洗液体的流动中释放。为了这样的目的，开发了电极的大量不同的实施方式，这些实施方式旨在改变上述操作步骤(吸附、释放、移走)时尝试使相同电极的表面与待处理的离子之间的物理和电关系最优化。例如，电极已被设计成由海绵状活性炭制成，被成型为如例如在专利US 6，413，409中描述的片或纤维的形式，或者如例如在专利US 6，413，409中描述的包括PTFE(聚四氟乙烯)的混合物的片的形式。然而，清楚的是，不是所有获得的电极都可以具有最佳的效率，因为总是需要对首先保持离子然后释放离子的相反需求进行平衡，在该处理中进行折衷。已知利用电渗析的原理从流体中去除电离粒子的用于净化流体的装置。通过渗析，可以通过穿过阴离子和阳离子型的选择性渗透膜来获得溶解在溶液内的溶质的正负离子的分呙。为了加速而非减慢渗析现象，通常借助于向电极施加正电来建立直流电位差，从而刺激离子朝着具有与其自身相反的电荷的电极迀移。更详细地说，这些用于借助于电渗析来净化流体的装置包括交替地对阳离子和阴离子半渗透的膜序列。这样的膜限定了平行的室；使待净化的水溶液穿过这些室。在该膜序列的末端施加电位差。因此，离子朝向具有相反极性的电极迀移，形成盐浓缩室和盐稀释室。换句话说，由于膜的布置相对于其倾向而交替，使得离子能够迀移，随后在下述室中变得稳定:电解质陷阱室和净化溶液(例如水)室。由此电渗析基于施加能够强制离子成分分别穿过离子选择性膜和不透水膜的直流电场。电渗析装置的第一个缺点在于:为了防止半渗透膜被离子污染，必须使用大量的权宜之计，这些权宜之计可以提供过滤系统、使用化学试剂、以及在电渗析装置的操作中的临时修改，如极性反转。所有这些权宜之计使装置及其操作方法复杂，不是很实用，因此需要高成本的维护。电渗析装置的第二个缺点在于它们不适合于处理具有低盐度，因此确定待净化流体的电导率低的流体。除此以外，已知在电极上布置涂料，该涂料能够使正离子或负离子选择性地通过。已知利用电去离子的原理从流体中去除电离粒子的净化流体的装置。在专利W000/44477、W02012/170192、JP 2003145164、TO 2005/011849、US 2012/031763 中描述的这样的装置包括至少一个离子吸附单元，该离子吸附单元被含电离粒子的待处理流体穿过，该离子吸附单元设置有容置结构，该容置结构限定待处理流体流过的至少一个第一操作室，并且该容置结构设置有第一壁，该第一壁具有相关联的设置有第一极性的第一电极，该容置结构限定待处理流体流过的至少一个第二操作室，并且该容置结构设置有第二壁，该第二壁具有相关联的设置有与第一极性相反的第二极性的第二电极，该容置结构限定至少一个第一室，该第一室用于排出介于第一操作室与第二操作室之间的电离粒子，清洗流体流过该第一室，并且该容置结构设置有彼此相对的第三壁和第四壁。此外，第三壁和第四壁沿着第一壁和第二壁分别对第一操作室和第二操作室划界。第三壁和第四壁各自具有至少一个相关联的离子选择性区域，该区域易于由第一操作室和第二操作室中包含的具有相应的极性的电离粒子穿过，这些电离粒子在由电极产生的电场的作用下从第一操作室和第二操作室到达第一排出室。根据上述现有装置，在第三壁与第四壁之间的第一排出室中总是存在电场，该电场作用于电离粒子，将电离粒子推出，以这种方式降低了待处理的流体的净化的效率。参照在专利US 2012/031763中描述的装置，该专利指出，在具有相反极性的两个电极之间以地电位设置有中间电极。这样的电极不会降低具有相反极性的电极间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于净化流体的装置，其特征在于包括：‑至少一个离子吸附单元(2)，所述至少一个离子吸附单元(2)被包含带电粒子的至少一个第一操作流体(F1)穿过，所述至少一个离子吸附单元(2)设置有在所述至少一个离子吸附单元(2)内部限定的容置结构(3)：‑至少一个操作室(4，5)，所述至少一个操作室(4，5)设置有入口开口(6，7)和出口开口(8，9)，所述至少一个第一操作流体(F1)易于流过所述入口开口(6，7)和所述出口开口(8，9)；‑至少一个排出室(13，13')，所述至少一个排出室(13，13')用于排出所述带电粒子，至少一个第二操作流体(F2，F2')流过所述至少一个排出室(13，13')；‑所述至少一个操作室(4，5)和所述至少一个排出室(13，13')通过至少一个非离子选择性过滤膜(100)彼此分离；‑三维多孔电导体(18)，所述三维多孔电导体(18)容置在所述至少一个排出室(13，13')中，所述三维多孔电导体(18)具有厚度以及基本上片状延伸，所述三维多孔电导体(18)适于被所述至少一个第二操作流体(F2，F2')沿着与所述片状延伸平行的所述厚度在所述三维多孔电导体(18)体积内部穿过；‑电力供给源(12)；‑第一电极和第二电极(A，B)，所述第一电极和所述第二电极(A，B)通过置于其间的所述至少一个操作室(4，5)和所述至少一个排出室(13，13')而彼此分离，所述第一电极和所述第二电极(A，B)能够被所述电力供给源(12)以相反极性供以电力，以便由于所述三维多孔电导体(18)的屏蔽效果而在所述至少一个操作室(4，5)中生成操作电场以及在所述至少一个排出室(13，13')中生成具有低于所述操作电场的值的有限电场；‑包含在所述操作室(4，5)中的带电粒子易于在所述第一电极和所述第二电极(A，B)生成的操作电场的作用下穿过所述非离子选择性过滤膜(100)，以及包含在所述操作室(4，5)中的带电粒子易于被所述至少一个排出室(13，13')中的所述至少一个第二操作流体(F2，F2')排出，在所述至少一个排出室(13，13')中包含在所述操作室(4，5)中的带电粒子受到所述有限电场的作用；‑所述电力供给源(12)易于以0.2Hz与10Hz之间的区间中包括的极性反转频率来周期性地反转所述第一电极和所述第二电极(A，B)的极性，以强制包含在所述至少一个操作室(4，5)中的阳离子粒子和阴离子粒子通过所述至少一个非离子选择性过滤膜(100)进入同一所述至少一个排出室(13，13')。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：图利奥·塞尔维达，
申请(专利权)人：伊德罗帕德尔园林清洗有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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