一种电去离子（ＥＤＩ）设备（１０）和方法，该电去离子设备包括从流经设备的液体中去除离子的去离子室（２０），其中在室的出口区域附近连接电阻元件（３２），从而相对于室的入口区域增大室的出口区域的电阻。电阻元件可连接在邻接淡水室（２０）和／或浓水室（２１）的离子选择性膜（２２，２４）上。在替换性实施方式中，电阻元件可连接在去离子室内的离子交换介质粒子之间。在各实施方式中，相对于室的入口区域，出口区域的电阻增大，结果使电流从出口区域向入口区域偏移，从而提高了ＥＤＩ设备的整体去离子性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及改进的电去离子系统，更具体地，涉及可改变树脂
技术介绍
电去离子(EDI)系统用于从液体，特别是水中，去除离子。这些系统需 要电源，电源向EDI组件施加电压，以净化工业用水达到超高纯度，从而 用于电力、微电子、食品、化学、制药以及其它工业领域。在示范性电去离子设备中，电流流过离子交换树脂床。通过离子交换 膜，将树脂床容纳在垂直于流动电流的任一侧。电流经由离子迁移经过溶 液和离子交换微球流过树脂床，并在阴-阳离子界面、微球-微球界面和微球 -膜界面处发生水的电离。使电流通过所需的电势取决于微球和膜的离子交 换相中的离子迁移率、微球周围溶液中的离子迁移率以及水电离所需的电 势。在电去离子设备中，垂直于所通的电流将杂质离子送入床的一端，净 水从离子交换床的另 一端排出。由此杂质离子从床的入口至出口形成梯度， 例如，在送入NaHC03的情况下，在入口处离子交换介质主要为Na+和HCCV 形式，并且Na+和HCCV的浓度朝着出口方向逐渐减小。在出口区域，离子 交换介质主要为再生H"和OH-形式。在进行常规反渗透的混合或分层淡水 室电去离子设备中，物质从入口至出口的梯度导致设备入口的电导率小于 出口的电导率，这是因为Na+和HC03-的相对迁移率明显小于H+和OH-的相 对迁移率。因此，在对EDI设备施加恒定电压时，出口处的电流明显大于 入口处的电 流。存在一些已知的影响离子交换介质床中离子迁移率的因素，例如(1) 离子的性质，即对于阳离子而言，H+相对Na+相对Ca2+; (2)离子交换材料 的性质(包括交联率)、离子交换位置的浓度、离子交换位置分布和微球表面 结构；(3)离子浓度；(4)阴-阳离子、微球-微球界面的数量；(5)阴-阳离子、微球-微球界面的质量；(6)经设备处理的溶剂的组成；以及(7)温度。已知EDI设备去除杂质离子进而产出高纯产品水的能力主要取决于再 生电流的分布。已进行了一些尝试，通过改变EDI设备中阴阳离子交换相 的电导率，来改善去离子性能，例如在DiMascio等人的美国专利No. 6,284,124和6,514,398中所披露的。DiMascio等人所披露的设备特征在于， 具有离子交换树脂材料交替层的去离子室，其中将掺杂物质添加到其中一 个层中以减小交替层之间的电导率差异。现有技术没有教导或暗示包括至少一个电阻元件的改进的EDI设备， 所述电阻元件连接在设备出口区域附近的微球-膜界面上，以相对简单且成 本有效的方式相对于设备入口区域增大设备出口区域的电阻，从而相对于 设备出口区域增加设备入口区域的电流分布并提高设备的整体去离子性 能。此外，还期望获得易于适应各种不同应用的改进的EDI设备。
技术实现思路
针对目前的技术状况，特别是针对现有技术中利用现有EDI设备仍未 完全解决的问题和需要，作出了本专利技术。因而，本专利技术提供改进的电去离 子(EDI)设备，该设备包括从流经的液体中去除离子的去离子淡水室 (ion-depleting dilute chamber)，其中至少 一个电阻元件靠近淡水室出口区域 连接在邻接淡水室的阴离子膜和阳离子膜之一或两者之上。电阻元件的作 用是，通过电阻元件自身增加的电阻和/或由于电阻元件有效减小微球-膜接 触面积，相对于淡水室入口区域增大淡水室出口区域的电阻。电阻元件可 设置在膜的淡水侧或浓水侧(或者，可供选择地，设置在膜的两侧)。通过相 对于淡水室入口区域增大淡水室出口区域的电阻，改善淡水室入口区域和 出口区域之间的电流分布，从而提高EDI设备的去离子性能。此外，通过 改变电阻元件的形状、尺寸、组成和/或位置，可容易地控制淡水室内的电 流分布，从而提供易于适应各种不同应用和工作条件的EDI设备。本专利技术还提供改善整个淡水室电流平衡的方法，该方法包括在淡水 室的入口端和出口端之间提供位于淡水室相对侧的离子选择性膜(例如阴离 子膜和阳离子膜)；然后靠近出口区域将至少一个电阻元件连接在一个或两 个离子选择性膜上(在淡水侧或浓水侧，或者同时在淡水侧和浓水侧)，以相 对于入口区域增大出口区域的电阻。工作时，4吏液体乂人入口区域向出口区域流过淡水室，并对淡水室施加横穿液体流动方向的电场。至少一个电阻 元件靠近淡水室出口区域连接在一个或两个离子选择性膜上，结果使流过 出口区域的电流百分比减小，而流过入口区域的电流百分比增大，乂人而揭:高EDI设备的整体去离子性能。在整个说明书中所提及的特征、优点或类似表达并不表示可通过本发 明实现的所有特征和优点应当存在于或存在于本专利技术的^f壬何单个实施方式 中。而应当理解为，涉及特征和优点的表达表示结合实施方式所描述的具 体特征、优点或特性包含在本专利技术的至少一种实施方式中。因而，在整个 说明书中，关于特征、优点以及类似表达的讨论可以但非必须指相同的实施方式。此外，在一种或多种实施方式中本专利技术描述的特征、优点和特性可以 任何适当的方式组合。本领域技术人员应当理解的是，可在不具备具体实 施方式中一个或多个具体特征或优点的情况下实现本专利技术。另外，可在一 些实施方式中认识到可能不是本专利技术所有实施方式均具有的附加的特征和 优点。根据随后的说明和所附权利要求，本专利技术的这些特征和优点将变得更 加明显，或者可通过如下所述实施本专利技术，认识到本专利技术的这些特征和优点。附图说明为了更容易理解本专利技术的优点，将参考示例于附图的具体实施方式对 以上简要描述的本专利技术进行更具体的说明。应当理解的是，这些附图仅仅 示意本专利技术的典型实施方式，而不应当认为是对本专利技术范围的限制，通过使用附图，额外具体、详细地描述和解释本专利技术，其中图la是根据本专利技术示范性实施方式的去离子室的截面示意图，示出了 电阻元件连接于阳离子选择性渗透膜的浓水侧的 一种构造；图lb是根据本专利技术示范性实施方式的去离子室的截面示意图，示出了 电阻元件连接于阳离子选择性渗透膜的淡水侧的另 一种构造；图lc是根据本专利技术示范性实施方式的去离子室的截面示意图，示出了 电阻元件连接于阴离子选择性渗透膜的浓水侧的另 一种构造；图ld是根据本专利技术示范性实施方式的去离子室的截面示意图，示出了电阻元件连接于阴离子选择性渗透膜的淡水侧的另 一种构造；图2a是常规电去离子(EDI)设备的去离子室的截面示意图，示出了去离 子室中选定区域内的电流分布百分比；以及子室的截面示意图，示出了与图2a所示构造相比去离子室中选定区域内改 善的电流分布百分比。具体实施例方式为了增进对本专利技术构思的理解，现将参考附图中所示例的示范性实施 方式，并采用特定的表达描述所述示范性实施方式。然而，应当理解这并 不意图限制本专利技术的范围。应当认为，得益于本文的本领域技术人员，对 本文所述专利技术特征作出的任何改变和进一步改进，以及对本文所述本专利技术 构思的其它应用，均落在本专利技术的范围内。在整个说明书中所提及的"一种实施方式"、"实施方式'，或类似表达 意指结合实施方式所描述的具体特征、结构或特性包含在本专利技术的至少一种实施方式中。因而，在整个说明书中措词"一种实施方式"、"实施方式" 和类似表达的出现可以但非必须均指相同的实施方式。本专利技术披露了改进的电去离子(EDI)设备，该设备包括可改变去离子室 的树脂床内任意特定区域的电导率以改善整个去离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从流经的液体中去除离子的电去离子设备，所述设备包括： 设置在离子选择性渗透膜之间的至少一个淡水室，所述淡水室具有入口区域和出口区域； 邻接至少一个所述离子选择性渗透膜设置的至少一个浓水室； 靠近所述出口区域连接在所述至 少一个离子选择性渗透膜上的至少一个电阻元件，从而相对于所述入口区域增大所述出口区域的电阻。
【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：约翰巴伯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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