连续电去离子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种板框式连续电去离子装置，该装置在淡水室工作区（２７）一侧设置与其连通的淡水室开口（２１），该开口构成向该装置淡水室工作区中填充或更换导离子材料的装填口，由密封挡板对该装填口予以封盖，此外，在浓水室工作区的平行于淡水水流方向延伸的两相对侧，分别设浓水室进水口（２５）和浓水室出水口（２６），浓水室进水口和浓水室出水口沿着与淡水流动方向平行的方向延伸。本发明专利技术装置便于在应用现场装填和更换树脂，可方便地调整树脂的填充比例，防止了由于树脂颗粒而造成的密封问题，并且确保浓水和淡水水流是以错流方式流动，使浓水流动分布均衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电去离子装置，特别是具有板框式组件的利用离子选择电渗透除去水中离子的装置。
技术介绍
连续电除盐技术又称电去离子技术(electrodeionization，下文简称EDI技术)是利用可导离子材料(如离子交换树脂和离子交换膜)和电流的共同做用，对流体中离子态或可离子化物质(杂质)进行分离的一种技术。由于EDI组件在使用时，不需要酸碱再生，产水水质可以达到或超过离子交换法所能达到的水质，且产水水质稳定，能够连续操作，装置占地少于离子交换法，不需要处理废酸碱等优点，在纯水和超纯水制造领域，EDI技术逐渐取代了离子交换技术，被广泛应用于半导体、电子、电力、石化、医药、食品等领域。现有的典型EDI组件如图1所示，电极包括阳极1和阴极2，电极间由两类离子交换膜即阴离子交换膜3和阳离子交换膜4分隔出的一个或多个除盐单元或称淡水室5，淡水室5之间形成的单元称为浓水室6。分别靠近阳极1、阴极2的两个浓水单元分别称作阳极水室7a、阴极水室7b。阳离子交换膜4和阴离子交换膜3这两种膜具有选择透过性，阳离子交换膜4只允许阳离子通过，阴离子交换膜3则只允许阴离子通过。在两个电极1、2间，两种离子交换膜呈交替方式排列。在淡水室5中，阳离子交换膜4位于阴极2一侧，阴离子交换膜3位于阳极1一侧。在浓水室6中，阳离子交换膜4位于阳极1一侧，阴离子交换膜3位于阴极2一侧。在淡水室5中填加可导离子材料8，如离子交换树脂。在浓水室6和极水室7中，可以填加可导离子材料，也可以填充惰性材料如塑料网格。在使用EDI组件时，在垂直于离子交换膜的方向上施加直流电流，见图2。在淡水室5水流中的离子，首先和离子交换树脂8发生交换，交换到离子交换树脂8上的离子，在电流的作用下，分别向两个电极1、2方向迁移，阳离子向阴极2方向迁移，最终迁移到阳离子交换膜4并通过该膜，进入到相邻的浓水室6中；阴离子向阳极1方向迁移，最终通过阴离子交换膜3进入到相邻的浓水室6中。进入浓水室6的离子在电流的作用下将继续向电极1方向迁移，由于离子交换膜的选择透过性，透过阳离子交换膜4从淡水室5进入到浓水室6中的阳离子会被浓水室6另一侧的阴离子交换膜3挡住，而不能重新回到淡水室5中；同样地，透过阴离子交换膜3进入到浓水室6中的阴离子会被浓水室6另一侧的阳离子交换膜4挡住，不能重新回到淡水室5中。进入到浓水室6的离子，会随着浓水水流而被移出EDI组件。这样就达到了对淡水室中淡水的脱盐作用。在离子交换树脂的界面处和树脂与膜的界面处，水分子在一定电压的作用下会发生裂解反应，生成了氢离子和氢氧根离子。所生成的氢离子和氢氧根离子会对淡水室5中的离子交换树脂8起到再生作用。因此，EDI是不需要另外加酸和碱对离子交换树脂进行再生的。EDI组件分为板框式和螺旋卷式两类。板框式EDI也称叠片式，其设计是将电极、离子交换膜、淡水室、浓水室和极水室以平面平行的方式叠放在一起，构成有一个或多个淡水室的EDI组件。这方面的详细描述见专利文献如US4632745、US4925541、US5211823、US5316637、US5154809、US5868915和US6235166。螺旋卷式EDI是将阴阳离子交换膜之间夹入绝缘网格、构成一个浓水单元，将此浓水单元以兼作一个电极的浓水配集管为螺旋轴向中心卷制成圆筒状，将此圆筒状膜芯放入兼做另一电极的筒状壳体中，相邻的浓水通道间填充树脂构成淡水单元。详细描述见专利文献如CN98225671.X和US6190528。现有板框式EDI组件的淡水室为一个中间有空腔的平板式结构，树脂即填加到中间空腔处，其主要存在以下问题组件装配过程中，需要对每个淡水室分别装填树脂，组件的装配周期较长，且填充树脂的均匀性难以保证；在装配过程中，树脂还很容易移位到淡水室和浓水室间的密封面上，造成组件密封不良，同时也会对膜产生破坏；这种树脂装填方式，难于向淡水室中填充不同配比的离子交换树脂。在EDI组件的应用中，有时组件的性能降低主要是由于其中的离子交换树脂失活或受到污染造成的，而组件的其它部分仍然可以继续使用。如果能够方便地特别是能够在应用现场对组件中的离子交换树脂进行更换，则可以有效地延长组件的使用寿命。而传统的板框式EDI组件由于其结构的限制，树脂的更换比较困难，需要将组件拆开，这样就如同重新组装一只新组件，显然这种操作也不适合在组件应用现场进行。现有板框式EDI组件中的淡水水流和浓水水流为并流形式，即淡水和浓水的流向相同，如图2所示。在淡水室5的进水区域，首先是高价易脱除离子如硫酸根、钙离子和镁离子等首先被离子交换树脂捕获(交换)，然后低价离子如氯离子和钠离子与离子交换树脂发生交换，最后，在淡水室出水端，弱电离的阴离子如碳酸根、碳酸氢根、有机硅等阴离子和阳离子如铵离子与离子交换树脂交换。交换到离子交换树脂上的离子在电流的作用下，通过离子交换树脂和离子交换膜，从淡水室5迁移到浓水室6。对于弱电离的离子，可能不会完全被从淡水室5中迁移出，进入到浓水室6，而是部分被脱除。在淡水室5的出水端，水分子在电流的作用下，会发生裂解反应，产生出氢离子和氢氧根离子。同样地，氢离子和氢氧根离子在电流的作用下，也会从淡水室5向浓水室6迁移。进入到浓水室6中的离子在电流的作用下，会继续向电极的方向迁移。在浓水室6中，通过阴离子交换膜3进入到浓水室6的阴离子向阳极1方向迁移，当它们到达浓水室6另一侧的阳离子交换膜4时，由于离子交换膜的选择性透过性，阴离子不能透过阳离子交换膜4，因此不能够重新返回到淡水室5中。同样地，通过阳离子交换膜4进入到浓水室6的阳离子会向阴极2方向迁移，当它们到达浓水室6另一侧的阴离子交换膜3时，被阻挡而不会返回到淡水室5中。这样，在组件的出水端，浓水室6中靠近阳离子交换膜4表面的局部，从淡水室5迁移过来的阴离子如硫酸根离子等浓度较高；而在浓水室6中靠近阴离子交换膜3表面的局部，从淡水室5迁移过来的阳离子如钙离子和镁离子等浓度较高。施加于组件上的电流是由离子的迁移来实现的。在组件进水端，迁移离子主要为进水中易脱除的高价杂质离子；而在组件的出水端，迁移离子主要是难脱除的低价杂质离子或弱电离离子，如碳酸氢根、碳酸根和有机硅离子等，和由水分子电离而产生的氢离子和氢氧根离子。因此，在组件出水端浓水室6中，靠近阳离子交换膜4一侧，有较多的氢离子进入，而使局部的pH值降低；而在浓水室6中靠近阴离子交换膜3一侧，有较多的碳酸氢根、碳酸根和氢氧根离子进入，而使该局部的pH值升高。这样一来，在EDI组件出水端的浓水室6中，靠近阴离子交换膜3表面的局部，硬度离子如钙离子和镁离子将和从淡水室5中迁移过来的氢氧根离子，碳酸氢根和碳酸根等离子相遇，结果将造成在浓水室6中特别是在阴离子交换膜3浓水室一侧发生结垢。而浓水室6中如果发生结垢，首先会使离子交换膜的性能降低，从而影响组件的脱盐性能；结垢使离子的迁移受到影响，从而使组件的电阻增高，使组件的电压升高；其次，浓水室6中结垢会导致浓水水流不畅，不能将由电流所产生的热及时移出组件，进一步地会发生组件的局部过热，最终导致离子交换膜和其它部件的高温破坏。在螺旋卷式EDI设计中，组件的组装过程比较简单，离子交换树脂的装填比较容易。但是，现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电去离子装置，包括：平行相对的阴极和阳极；阴、阳离子交换膜，交替设置在阴极和阳极之间；阴、阳极水室，位于阴极和阳极之间并分别邻接阴极、阳极；淡水室和浓水室，交替设置在阴、阳离子交换膜之间，其中，淡 水室工作区（２７）的一侧设置与其连通的淡水室开口（２１），浓水室工作区（３９）一侧设置与淡水室开口（２１）对应的浓水室开口（３１），浓水室开口（３１）不与浓水室工作区连通，在将阴、阳离子交换膜、淡水室、浓水室、阴极水室、阳极水室叠置组装在一起时，开口（２１、３１）构成可向淡水室工作区（２７）中填充导离子材料或更换淡水室工作区（２７）中的导离子材料的装填口（５１），装填口（５１）由密封挡板（５４）以可拆卸方式封盖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，
申请(专利权)人：李光辉，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]