一种电化学分离装置及脱除待处理液体中离子的方法，电化学分离装置包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组；在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的脱盐的流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的脱盐的流道总数。电化学分离组由多张交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成。电化学分离组还可由至少一张双极膜构成。本发明专利技术通过在电化学分离装置中设置流道数目不同的电化学分离单元，使得流道内的液体流速增大，保持或增大电化学分离单元的极限电流密度，提高脱盐率，降低成本。降低成本。降低成本。
【技术实现步骤摘要】
一种分离装置及离子分离方法
[0001]本专利技术涉及一种电化学分离装置以及使用该电化学分离装置脱除待处理液体中离子的方法。
技术介绍
[0002]电渗析(ED)、频繁倒极电渗析(EDR)、填充式电渗析(EDI)、填充式倒极电渗析(EDIR)和电容脱盐器(SCD)等电化学工艺被广泛地应用于溶液的脱盐淡化处理等分离过程。
[0003]在电化学分离过程中，以电渗析为例，物料，也称待处理液体(例如水溶液，原水或进水)在浓室和淡室中流动时，在直流电场的作用下，溶液中的溶质离子发生定向迁移。在离子交换膜和溶液之间存在一个滞留层，当工作电流增加到一定程度时，溶液中的离子不能迅速补充到膜的表面，使得膜表面的离子浓度趋近于零，引起滞留层中大量水分子电离生成H
+
和OH-离子来负载电荷，此现象称为极化。此时的电离密度也达到一个极限值，此值称为极限电流密度。一旦发生极化现象，将引起膜表面产生沉淀，膜电阻明显增大，电流效率、脱盐率也会随之下降，导致产水质量降低，还会缩短电渗析膜堆的使用寿命。因此，为了防止极化现象的发生，应确保电渗析膜堆的工作电流不高于该极限电流值。然而，由于工作电流受到限制，单个电渗析单元难以获得很高的脱盐率，因此，目前电渗析工艺往往采用多级膜堆串联的方式进行淡化脱盐处理，比如，为了达到85％左右的脱盐率，往往需要采用三个或三个以上的膜堆串联的电渗析装置和系统。多级膜堆的使用增加了电化学分离装置的成本，使得电化学分离方法与反渗透膜法相比不具有成本优势。
[0004]如何进一步优化电化学分离装置，保证较高的脱盐率，并降低成本，是本领域仍需解决的一大问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种电化学分离装置，以提高脱盐率，降低成本。
[0006]本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现：
[0007]提供一种用于脱除待处理液体中的离子，包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组；
[0008]在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的脱盐的流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的脱盐的流道总数。
[0009]优选的，上述的电化学分离装置，电化学分离组设有阳离子交换膜和阴离子交换膜，由多张交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成电化学分离组，交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜形成对应的淡室流道和浓室流道；
[0010]在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的淡室流道总数为该电化学分离单元的脱盐的流道总数。
[0011]另一优选的，上述的电化学分离装置，膜片为双极膜，电化学分离组设有至少一张
双极膜每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，构成同一张双极膜的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间无流道。
[0012]优选的，上述的电化学分离装置，所述电化学分离单元中的至少两个位于同一对正负电极之间。
[0013]另一优选的，上述的电化学分离装置，所有串联的所述电化学分离单元均位于同一对正负电极之间。
[0014]另一优选的，上述的电化学分离装置，至少一个电化学分离单元包括至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组位于一对正负电极之间。
[0015]另一优选的，上述的电化学分离装置，沿液流方向，串联的电化学分离单元的流道数目依次递减。
[0016]另一优选的，上述的电化学分离装置，串联的电化学分离单元的数目为2个至20个。
[0017]另一优选的，上述的电化学分离装置，为电渗析装置、频繁倒极电渗析装置、填充式电渗析装置、填充式倒极电渗析装置、电容脱盐器或者双极膜电去离子装置。
[0018]本专利技术的第二个目的在于提供一种工业用或家用水处理设备，采用上述的电化学分离装置。
[0019]本专利技术的第三个目的在于提供一种脱除待处理液体中离子的方法，第一种是实现方式是：提供一种电化学分离装置，其包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组包括多个交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜，以及多个由所述交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜形成的淡室流道和浓室流道，其中，沿淡室液流方向，其中一个电化学分离单元的淡室流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的淡室流道总数；
[0020]使待处理液体流经第一个电化学分离单元的淡室流道和浓室流道；
[0021]使前一个电化学分离单元的淡室流道产出液流经后一个电化学分离单元的淡室流道，使前一个电化学分离单元的浓室流道产出液流经后一个电化学分离单元的浓室流道；以及
[0022]从最后一个电化学分离单元的淡室流道的出口收集处理后液体。
[0023]优选的，在每一个电化学分离单元中，淡室流道和浓室流道的液流方向相同或相反。
[0024]本专利技术的第三个目的在于提供一种脱除待处理液体中离子的方法，第二种方式实现方式是：提供一种电化学分离装置，其包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组包括多个交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜，以及多个由所述交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜形成的淡室流道和浓室流道，其中，沿淡室液流方向，其中一个电化学分离单元的淡室流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的淡室流道总数；
[0025]使待处理液体流经第一个电化学分离单元的淡室流道和最后一个电化学分离单元的浓室流道；
[0026]使前一个电化学分离单元的淡室流道产出液流经后一个电化学分离单元的淡室流道，使后一个电化学分离单元的浓室流道产出液流经前一个电化学分离单元的浓室流
道；以及
[0027]从最后一个电化学分离单元的淡室流道的出口收集处理后液体。
[0028]优选的，在每一个电化学分离单元中，淡室流道和浓室流道的液流方向相同或相反。
[0029]本专利技术的第三个目的在于提供一种脱除待处理液体中离子的方法，第三种实现方式是：提供一种电化学分离装置，其包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组由至少一张双极膜构成，构成同一张双极膜的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间无流道；
[0030]在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的流道总数；使待处理液体流经第一个电化学分离单元的流道；使前一个电化学分离单元的流道产出液流经后一个电化学分离单元的淡室流道；
[0031]在再生过程中，沿相同液流方向，使前一个电化学分离单元的流道产出液流经后一个电化学分离单元的流道；
[0032]以及从最后一个电化学分离单元的流道的出口收集处理后液体。
[0033]本专利技术的第三个目的在于提供一种脱除待处理液体中离子的方法，第四种实现方式是：提供一种电化学分离装置，其包括至少两个串联的电化学分离单元，每个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电化学分离装置，用于脱除待处理液体中的离子，其特征在于：包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组；在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的脱盐的流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的脱盐的流道总数。2.根据权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：电化学分离组由多张交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜形成对应的淡室流道和浓室流道；在脱盐过程中，沿液流方向，一个电化学分离单元的淡室流道总数为该电化学分离单元的脱盐的流道总数。3.根据权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：电化学分离组设有至少一张双极膜，每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，构成同一张双极膜的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间无流道。4.如权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：所述电化学分离单元中的至少两个位于同一对正负电极之间。5.如权利要求4所述的电化学分离装置，其特征在于：所有串联的所述电化学分离单元均位于同一对正负电极之间。6.如权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：至少一个电化学分离单元包括至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组位于一对正负电极之间。7.如权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：沿液流方向，串联的电化学分离单元的流道数目依次递减。8.如权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：串联的电化学分离单元的数目为2个至20个。9.如权利要求1所述的电化学分离装置，其特征在于：为电渗析装置、频繁倒极电渗析装置、填充式电渗析装置、填充式倒极电渗析装置、电容脱盐器或者双极膜电去离子装置。10.一种工业用或家用水处理设备，其特征在于：包括如权利要求1至9任意一项所述的电化学分离装置。11.一种脱除待处理液体中离子的方法，其特征在于：包括：提供一种电化学分离装置，其包括至少两个串联的电化学分离单元，每个电化学分离单元包括一个或至少两个并联的电化学分离组，每个电化学分离组包括多个交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜，以及多个由所述交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜形成的淡室流道和浓室流道，其中，沿淡室液流方向，其中一个电化学分离单元的淡室流道总数大于位于其后的一个电化学分离单元的淡室流道总数；使待处理液体流经第一个电化学分离单元的淡室流道和浓室流道；使前一个电化学分离单元的淡室流道产出液流经后一个电化学分离单元的淡室流道，使前一个电化学分离单元的浓室流道产出液流经后一个电化学分离单元的浓室流道；以及从最后一个电化学分离单元的淡室流道的出口收集处理后液体。12.如权利要求11...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小平，
申请(专利权)人：陈小平，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。