去除水中离子的水处理系统技术方案

一种用于去除水中离子的流通电容器（ＦＴＣ）模块，包括：一绝缘外壳，具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将绝缘外壳区分成复数个单元，其中顶端盖、底端盖以及接口板上均形成复数个穿孔；以及至少一单体，配置于每一单元中，而单体由复数个电极板以及复数个绝缘件以交错堆叠而成，且每一单体的两端上具一末端电极对，其中复数个电极板、复数个绝缘件以及末端电极对上均形成复数个穿孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种水质净化的处理系统，特别是有关于一种以流通 电容器模块所构成的去除水中离子的系统，可以净化水质或是进行海水淡 化的处理。
技术介绍
用于净化水质的技术甚多，例如逆渗透法(RO)、离子交换法及电透 析法均是。随着环保意识高涨，理想的净水技术除了技术本身必须可靠的 外，尚需具有成本效益，且不造成污染。就上列各种净水技术而言，从水 的前置处理到设备维护均需使用一或多种化学药剂，既造成二次污染又增 加成本。电容去离子(CDI)技术则是一种对环境有利的方法，因为其完 全依赖电力进行水质处理及设备维护，既不需使用化学物也不会造成污 染。电容去离子作业包括一流通电容器(FTC)的一连串充、放电过程， 其中该流通电容器包括一正电极及一负电极。在该流通电容器的充电过程 中，电极间将形成一静电场，而当水通过该流通电容器的电极之间时，该 静电场可轻易吸附水中所含离子。由于被吸附的离子将累积在电极表面， 因此，若欲连续进行水处理，必须去除累积的离子，使电极表面再生。在 电容去离子作业中为电极充电以去除水中离子所消耗的电能甚低。详细地 说，在生产等量、同水质的水时，电容去离子法所消耗的电量约为逆渗透 法的三分之一。此外，饱和电极是以放电方式再生，使得不但得以减少用 电，尚可回收有用的离子。因此，电容去离子法实为一具有附加价值的净 水技术，其适用对象包括工业废水、地表咸水与地下咸水、及海水等含有 离子的水。电容去离子技术的商用可行性主要取决于电容器的离子吸附力 及再生的效果。若与逆渗透法与离子交换法相比，电容去离子法问世较晚，且其减少 水中总溶解固体量的能力尚鲜为人知，因此，无论学界或业界，对电容去6离子法的研究均远少于对逆渗透法、离子交换法及电透析法的研究。而电 极对的组态与电容去离子法的处理能力，均将影响以电容去离子技术作为 一种用于处理多种水体及海水淡化的商用方法的成效。美国专利第5,980,718号揭示商用流通电容器的首例，其包括一由数百对串联电极所构成的堆叠体。该项专利是将一直流低电压供应至各电极对，其电连接的复杂度及成本均高。继有美国专利第6,462，935号揭示一更具能源及成本效 益的圆柱形流通电容器，其电连接的方式虽已大幅简化，但该流通电容器 又面临交叉污染的问题，尤其是在处理如海水等高离子浓度的水体时，交 叉污染的情形更为严重。在此情况下，流通电容器的离子吸附力将显著下 降，使电容去离子作业的产出大受影响。由于电容去离子作业系透过流通电容器其电极对之间的一静电场去 除离子，因此，在流通电容器与一电源之间至少要有两处电连接，亦即正、 负极端子。此一电连接方式恰为上开美国专利第6,462,935号中流通电容 器所用的方式，其中仅由两个电极板以同心方式巻绕成一具有所需任何面 积的巻体，且仅设有两个端子。由于该流通电容器是由电极板紧密缠绕而 成，水往往会滞留在该巻体内，因而在电容去离子作业中造成严重的交叉 污染。为使流通电容器的电极快速、有效再生，流通电容器的电极表面需 以一清洗液加以淋洗。此外，并列的流通电容器电极是以一经济而有效率 的方式连接至一电源，但并非直接连接至该电源；而其余的流通电容器电 极则由穿过流通电容器电极数组的水予以电连接。在顶端与底端电极之间 施加一电位后，待处理的水从顶端电极处便开始带电，使电流开始流动。 当电流随水到达第一居间电极的第二面时，该电极的第二面将带有与顶端 电极相同的极性。电极极性在电流/水流穿过电极数组时同步交变的现象 将不断反复发生，直到水从底端电极流出为止。各电极对均具有两种不同 极性其串联时将使流通电容器电极成为双极性电极，并联时则使流通电 容器电极成为单极电极。双极性电极已广泛应用在许多具有不同目的的电化学方法中。举例而 言，双极性电极在美国专利第4,043,891号中是用于使金属在电沉积作业 中均匀沉积；在美国专利第5,322,597号、第6,787,009号及第7,018,516 号中是用于化学物的电合成；在美国专利第5,439,577号及第5,744,028号中是用于水的电解消毒；而在「纯化学与应用化学」期刊(Pure and Applied Chemistry) (2001)第73册第12号第1819至1837页中则是用于通过再 生性燃料电池进行负荷平准化。双极性电极可具有如美国专利第6,224,720 号所示的可移除性，而不需夹在两末端电极之间，此外，双极性电极亦可 采用任何形式，例如在美国专利第6,306,270号中即为球形。双极性电极 若使用不同的电极材料，亦可应用于电容去离子技术，而美国专利第 6,788,378号即为其中一例，其中电极是采串、并联混合排列。就电容去离 子技术的观点而言，上开美国专利第6,788,378号的缺点在于使用 RuC^xH20(无水氧化钌)作为离子吸附材料，且电极的边缘并未密封。虽 然RuCVxH20的能量密度甚高，可使超级电容器成为一电能储存装置，然 此一昂贵材料的电能储存力是来自表面的氧化一还原反应，此一反应对于 仅需离子吸附作用的电容去离子作业而言，并无帮助。此外，外露的电极 边缘使未经处理水得以从旁绕过，而电流亦有可能在该些边缘附近外漏， 造成奥姆加热及其它损害。
技术实现思路
有鉴于
技术介绍
的上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种去除水中离 子的水处理系统，期使电容去离子技术能以工业规模处理工业用水。为实现上述目的，本专利技术提供的一种流通电容器(FTC)，由复数个电 极板堆叠成一单体，该每一单体配置于一末端电极对之间，该复数个电极 板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电极板嵌入一密封构件 中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围该些条纹的一边缘密 封组件所组成。所述的流通电容器，其中，该些电极板是由涂布有碳布或含碳质材料 或金属氧化物的金属基体所构成。所述的流通电容器，其中，该含碳质材料包括活性碳、纳米碳管或碳笼簇(C60)。所述的流通电容器，其中，该金属基体的材质为镍、不锈钢或钛等材 料所构成。所述的流通电容器，其中，该复数个穿孔包括下列态样细网状、网8状、筛网状或线网状等。本专利技术的流通电容器模块，包括一绝缘外壳，具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外 壳区分成复数个单元，其中该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复 数个穿孔；以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电 极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成。本专利技术的水处理装置，由一直流电源， 一与该直流电源连接的一超级 电容器以及与该直流电源及该超级电容器连接的一流通电容器模块，该流 通电容器模块包括一绝缘外壳，具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外 壳区分成复数个单元，其中该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复 数个穿孔；以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电 极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成。本专利技术的去除水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流通电容器，由复数个电极板堆叠成一单体，该每一单体配置于一末端电极对之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围该些条纹的一边缘密封组件所组成。

【技术特征摘要】
1、一种流通电容器，由复数个电极板堆叠成一单体，该每一单体配置于一末端电极对之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围该些条纹的一边缘密封组件所组成。2、 如权利要求1所述的流通电容器，其中，该些电极板是由涂布有碳布或含碳质材料或金属氧化物的金属基体所构成。3、 如权利要求2所述的流通电容器，其中，该含碳质材料包括活性 碳、纳米碳管或碳笼簇。4、 如权利要求2所述的流通电容器，其中，该金属基体的材质为镍、 不锈钢或钛材料所构成。5、 如权利要求1所述的流通电容器，其中，该复数个穿孔包括下列 态样细网状、网状、筛网状或线网状。6、 一种流通电容器模块，包括一绝缘外壳，具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外 壳区分成复数个单元，其中该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复数个穿孔；以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电 极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成。7、 一种水处理装置，由一直流电源， 一与该直流电源连接的一超级 电容器以及与该直流电源及该超级电容器连接的一流通电容器模块，其特 征在于该流通电容器模块包括一绝缘外壳，具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外 壳区分成复数个单元，其中该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复数个穿孔；以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成。8、 一种去除水中离子的水处理系统，包括一个流通电容器模块，由一绝缘外壳以及至少一单体所组成，其中该 绝缘外壳具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外壳区分 成复数个单元，而该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复数个穿孔， 以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电 极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成；一电位源，用于供应一直流电压至该流通电容器模块中的每一该单体 上的该末端电极对；至少一个第一超级电容器，其连接于该电位与该流通电容器模块之间，用于放大该电位来源所供应的电能；至少一个第二超级电容器，其连接至该流通电容器模块，用于接收一 来自该流通电容器模块的放电电能；一控制器，用于调节该水的离子去除率及该流通电容器模块中电极的 电能回收与再生。9、 一种去除水中离子的水处理系统，包括至少一个流通电容器模块，每一该流通电容器模块间由一输水管连 接，每一该流通电容器模块由一绝缘外壳以及至少一单体所组成，其中该 绝缘外壳具有一顶端盖及一底端盖且以至少一接口板将该绝缘外壳区分 成复数个单元，而该顶端盖、该底端盖以及该接口板上均形成复数个穿孔， 以及至少一单体，配置于每一该单元中，每一该单体配置于一末端电极对 之间，该复数个电极板以及该末端电极对上均形成复数个穿孔，其中该电 极板嵌入一密封构件中，而该密封构件由复数条径向排列的条纹以及包围 该些条纹的一边缘密封组件所组成；一电位源，用于供应一直流电压至每一该流通电...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛立人，李皞白，
申请(专利权)人：冠亚智财股份有限公司，薛立人，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]