电去电离垫料和装置制造方法及图纸

电去电离单元组合装置的垫料具有包括多个由节流阀部分连接以形成串联流道的流道部分的螺旋形串联流道。串联流道包以离子交换材料。集流管孔位于串联流道的相对端。刚性端口位于每个集流管孔和串联流道端点之间。多个垫料以面对面的关系层叠，以使集流管也形成液体流进每个串联流道和从每串联流道流出的管道。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电去电离装置，更具体地说，涉及用于在直流驱动力的作用下转移液体中的离子以达到液体高度去盐目的的便宜的垫料。电去电离作用是一种已知的达到含水液体的高水平去盐目的的手段。所述过程涉及诸如离子交换树脂的离子交换材料，离子交换材料处在原始液流中或者处在负离子和正离子交换薄膜之间的垫料构成的离子耗尽室中。需要去盐的含水原始液流在耗尽室中循环。在许多美国专利中详细地描述了电去电离过程。最近授予的比较重要的专利是4066375；4203976；4349422；4465673；4632745；4727929；4871431；4925541；4931160；4956071；4969983；5066375；5116509；510416；5203976；5292422；5308466和5316637。这些专利中公开的用于离子耗尽室中的垫料或室(即含有离子交换材料的室)，有各种结构。美国专利4465573描述了含有以离子交换树脂填充的狭窄的“曲折”流道的垫料。这些流道由从液流进口延伸到出口的多个平行的肋片构成。需要去离子(纯化)的水流通过这些流道。专利的垫料设计很复杂，要求仔细筛选原始液流和浓缩液流的垫料组分，并将有很高的压降。美国专利4632745；4747929；4925541；4931160和4956071(被授予Millipore公司)描述一种垫料、装置和处理过程，其中原始液流(也称为耗尽或者离子耗尽)室的间隔构造包括原始液流的进口和出口，而分布集流管与进口和中央部分相沟通。分布集流管向中央部分送料。中央部分的厚度与垫料的厚度相同，且由沿中央部分长度方向延伸的多个肋片形成，以构成宽度为由两相邻肋片或肋片与一相邻的垫料的纵向边缘部分之间的距离的分室。在中央部分，还有从集流管延伸至分室进口的指板(finger)。离子交换材料填充此分室、原始溶液和可选地填充浓缩室。分室相当狭窄，最好在0.5至1.5英寸之间。为确保良好的密封，离子交换膜胶合或焊在原始溶液室垫料上。此设计相当复杂且要求密封在垫料上的很大的薄膜面积。因而，此密封区无法用于离子去除。使用多个平行分室改善了垫料的刚性及离子换树脂的容量；然而，它要求很大的液体分布面积并可能会导致液体分布问题。美国专利4066375；4203976；5130416；(被授予Ionics公司)涉及垫料设计和向组装的去电离叠层导入或去除离子交换树脂和其他粒子的电去电离装置。此设计要求有第三套相当大开放进口集流管以允许所述树脂和粒子的导入和去除，或要求其他两通道(即进口或出口)之一允许所述粒子的进入和流出。为形成原始液流和浓缩室之间良好的密封，特别是在第三进口集流管处，薄膜必需足够固定且不易于膨胀/褶皱。使用第三套端口引起另一些密封问题和提供给实际去盐操作的有用薄膜面积的减小。虽然向组装垫料和薄膜而形成的电去电离叠层充入或去除粒子的能力很强，但如果出现薄膜污塞、泄漏或破损问题，还必须拆卸此叠层。另外，没有确保去盐室的适当封装，特别是对大型叠层和涉及多流道时。如果采用毡式或纤维式离子交换材料代替树脂粒，此设计也变得十分繁琐。美国专利4249422(被授予IP Holding)公开了一种改善了薄膜和垫料间密封的电去电离装置。该装置采取多个碟形稀释和浓缩单元(cell)对。此装置方便了向各个单元充入离子交换树脂。虽然对较早的设计有一些改进，它还是相当复杂。因而，存在着对改进的电去电离垫料和可以更大地利用离子交换膜且可能使用高性能，即薄形、有更大选择性、低电阻或非加强型薄膜的相关装置的需求，此薄膜也许易于膨胀/褶皱。这些薄膜在中央区被足够地支撑且对原始液流和缩浓室垫料密封。还存在着对一种确保良好的液流和电流分布且具有对于液流的低的总压降的垫料的需求。垫料也应包含离子交换材料，而在操作延伸期没有过多的树脂粒迁移。还存在着对构造简单，即可大尺寸构造(总面积超过1平方米)、对树脂粒或毡/布式离子交换材料均可有效利用，且在电去电离装置内易于组装/拆卸的垫料的进一步的需求。与本专利技术的一个方面相符合，垫料构造便宜(a)可在垫料内构成的离子耗尽室内保持离子交换树脂粒，(b)确保垫料室内低压降的均匀液流，(c)可避免树脂的离解和迁移及液体进口和出口被树脂粒堵塞，(d)可获得含水液体或处理液流的相当高的去盐水平。本专利技术提供了水或去盐处理液流的电去电离的垫料或隔离器、装置和方法。垫料的中央区被分隔成具有最好为2-8英尺的基本上相等宽度的多个流道部分。各个流道部分被具有与外围垫料厚度相同厚度的垫料的“肋片”相互隔离。2至6个，最好为3至4个流道部分由流体节流阀串联连接。各个节流阀处在180度转折处，以便形成串联流道。从进口延伸至出口的此流道组合被称为“串联流道”。节流阀将流过串联流道的液体流动速度提高到流过串联流道其他部分的液体流动速度的150-200％。结合各个流道部分的流体节流阀也可被充以用于浓缩室的离子交换或网状材料。或者，该流体节流阀可以包括独立的端口。节流阀的宽度可以是流道宽度的20-90％。每个串联流道有两个“端口”给出液流进入所述串联流道的进口和从所述串联流道流出的出口。在单个垫料中可以存在多于一条的此串联流道，且此串联流道也可并联相连。肋片具有足以确保各流道部分隔离的宽度，且对相邻薄膜和对相邻室的垫料的密封，并对薄膜提供足够的支持。实际上，垫料、肋片和集流管孔由具有统一厚度的简单的垫料起始片(starting sheet)做成。如果垫料将用作原始溶液或稀释室垫料，则流道部分以最好为最小膨胀形式的离子交换材料填充，通常对正离子交换树脂为钠而对负离子交换树脂为氯化物。如果采用树脂混合物，在用来填充流道之前可在氯化纳溶液中进行调节。如果垫料将用作产品或浓缩室垫料，则流道部分以具有与垫料厚度基本相同的厚度的适当的网状材料(最好为无纺材料)填充，它对处理的液体在化学性能上稳定，且有很大的开放区(＞50％)以保证液体和电流的流动。用于电去电离单元(cell)室的离子交换材料可以是正离子或负离子交换树脂或两种树脂的混合物。另外，树脂还可以是毡式或树脂布形式的。第三种选择是在紧密纺织或者是很小微孔的布网上涂敷树脂以隔离树脂。无论所用材料为何，保持树脂的布网被插入组成垫料活动区的串联流道中。布有30-75％的通透(open)面积形成液体和电通道。用以包围离子交换材料的布可以由聚烯烃或氟化高聚合物材料制成。可选择地，布可进一步地利用标准技术，如辐射处理、苯乙烯化和磺化或syrenation和氯甲基化处理，赋予正离子或负离子交换薄膜特性功能。垫料也含有集流管孔，当多个垫料层叠在一起时它们排成一列，以便为流进和流出垫料串联流道的流体提供路径或通道，以及形成用于把流体分布到电去电离叠层中所有并联单元的管道。每个串联流道、每条处理液流有最多两个集流管孔。而数目最少的，单一垫料上的多个串联流道可以共享集流管孔。垫料本身可由适当的软材料(如EPDM橡胶或低密度聚乙烯)或包括有诸如苯乙烯丁二烯橡胶薄片叠在一侧或两侧的较硬的核心(如聚丙烯)的复合材料制成。无论使用何种材料，所有垫料有基本上一致的厚度。连接集流管孔和串联流道的所述端口名义上与垫料具有相同的厚度。所述端口具有平的顶面和底面，它们有足以在所施的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电去电离单元叠层的垫料，所述垫料有统一厚度、集流管孔和端口，用于向所述垫料提供和从所述垫料去除含水溶液，至少一些所述集流管孔形成用来使溶液能够直接流至叠层中的其他垫料的道管，每个串联流道有最多４个所述集流管孔，所述垫料的工作区包括由流体节流阀顺序连接在一起的多个流道部分，以便在所述垫料中形成至少一个串联流道，每一个所述流道部分具有比流体节流阀宽度大的宽度，所述节流阀将流过所述流道的液体的速度减至在所述流体节流阀部分的所述液体速度的５０－１００％，每个串联流道具有第一所述端口、用于向所述流道提供流体进口，和第二所述端口、用于向所述流道提供流体出口，所述端口具有基本上与所述垫料厚度相同的厚度，所述端口比垫料更硬且包括基本为平面的顶面和底面，其间至少有一个流体流动通道；和填充在串联流道部分和连接流体节流阀部分的离子交换材料。

【技术特征摘要】
US 1997-1-17 7856481.一种用于电去电离单元叠层的垫料，所述垫料有统一厚度、集流管孔和端口，用于向所述垫料提供和从所述垫料去除含水溶液，至少一些所述集流管孔形成用来使溶液能够直接流至叠层中的其他垫料的道管，每个串联流道有最多4个所述集流管孔，所述垫料的工作区包括由流体节流阀顺序连接在一起的多个流道部分，以便在所述垫料中形成至少一个串联流道，每一个所述流道部分具有比流体节流阀宽度大的宽度，所述节流阀将流过所述流道的液体的速度减至在所述流体节流阀部分的所述液体速度的50-100％，每个串联流道具有第一所述端口、用于向所述流道提供流体进口，和第二所述端口、用于向所述流道提供流体出口，所述端口具有基本上与所述垫料厚度相同的厚度，所述端口比垫料更硬且包括基本为平面的顶面和底面，其间至少有一个流体流动通道；和填充在串联流道部分和连接流体节流阀部分的离子交换材料。2.权利要求1的单元，其特征在于所述离子交换材料是从包括正离子树脂粒、负离子树脂粒、混合树脂粒、包含树脂粒的编织毡、包含树脂粒的微孔垫、包含树脂粒的编织布和包含树脂粒的微孔布的一组材料中选择的。3.权利要求1的垫料，其特征在于所述离子交换材料是从包括毡或布的一组材料中选择的。4.权利要求3的垫料，其特征在于毡或布将树脂粒保持在紧密编织物或微孔布料中，此树脂保持布料在垫料流动区域中形成袋子。5.权利要求1的垫料，其特征在于每一个所述流道部分具有2-8英寸数量级的宽度，且做180度转折的所述流道部分由流体节流阀部分连接在一起，以形成串联流道，每个串联流道所述集流管孔最多有4个。6.权利要求1中的垫料，其特征在于所述垫料为电去电离叠层的浓缩室，并且网筛间隔装置覆盖包括流道部分和其连接流体节流阀部分的串联流道。7.权利要求1的垫料，其特征在于所述端口为其上有沟通渠道的网筛间隔装置，所述网筛间隔装置具有盖板形式的所述顶面和底面。8.权利要求2的垫料，其特征在于还包括相当硬的聚合板，在聚合板的至少一个表面有软弹性表面层。9.权利要求8的垫料，其特征在于所述软弹性表面层在聚合板的两个表面。10.一种利用权利要求2的垫料的叠层的对含水原始液流去盐的系统，所述叠层包括在一端的阳极和在相对端的阴极，正离子和负离子薄膜形成所述阳极和所述阴极之间的连续的稀释和浓缩单元，并且至少所述垫料之一在所述薄膜之间。11.权利要求2的系统，其特征在于所述离子交换材料对糖溶液去盐。12.权利要求11的系统，其特征在于所述糖溶液是从包括葡萄糖、果糖、蔗糖和其混合物的一组中选择的。13.权利要求2的系统，其特征在于所述流道部分具有在约为2.5″至10″范围的宽度。14.权利要求2的系统，其特征在于所述垫料包含至少一个包括2至6个流道部分的串联流道。15.权利要求2的系统，其特征在于所述垫料包含1至4个串联流道。16.一种电去电离单元组件，其特征在于包括一系列以阳极开始、以阴极结束的元件，所述一系列元件进一步包括一系列配对的室；所述一系列配对的室包括与浓缩室配对和交错的去盐室，所述一系列室位于所述阳极和阴极之间；每一个所述对的所述去盐室位于所述浓缩室的阳极侧，每一个所述对由所述对前、后的阴离子薄膜和同心地位于所述阴离子薄膜之间的阳离子薄膜之一限定；所述阴离子薄膜处在...

【专利技术属性】
技术研发人员：KN马尼，
申请(专利权)人：阿切尔丹尼尔斯密德兰公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]