包括超级电容器电极的脱盐方法和装置制造方法及图纸

限定了流体脱盐的方法和装置。本发明专利技术包括排放溶质承载电极以获得溶质浓度高于进料流的排出流。所述排放可包括使排出流过饱和、沉淀或结晶并回收固体物质。液流可多次循环经过电极。所述装置可包括渗析、纳米过滤或ＲＯ装置。控制器发出排放信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及液体脱盐领域。本专利技术涉及脱盐装置和使用该脱盐装置的 方法。
技术介绍
地球表面不足百分之一的水适于在家庭或工业应用中直接消耗。在天 然饮用水源有限的情况下，海水或半咸水的去离子(通常称作脱盐)是产生淡 水的一种途径。存在多种目前用于水源去离子或脱盐的脱盐技术。电容法去离子是在低电压(约1伏)和低压(15psi)下操作的静电过程。在 将半咸水泵入高表面积电极组件时，水中的离子例如溶解的盐、金属和一 些有机物被带有相反电荷的电极吸引。这使离子集中于电极之上并降低了 水中的离子浓度。在电极容量耗尽时，不得不使水流停止以使电容器放电， 将离子重新排入现已浓缩的溶液。可能期望获得不同于现有装置或系统的脱盐装置或系统。可能期望获 得不同于现有方法的制造或使用脱盐装置或系统的方法。
技术实现思路
根据实施方案，提供一种方法，该方法包括将溶质从溶质承载电极 (solute-bearing electrode)排入排出液流，其中排出液流与溶质承载电极从中 获取溶质的进料流相比具有相对较高的溶质浓度。在一种实施方案中，提供脱盐系统，该脱盐系统包括第一子系统以及 与第 一子系统流体连通的第二子系统。第二子系统包括用于将溶质从溶质 承载电极排入排出液流的装置，其中排出液流与溶质承载电极从中获取溶 质的溶质承载进料流相比具有相对较高的溶质浓度。根据一方面，具有第 一子系统的脱盐系统接收液流供给并产生第一和 第二流出液流。第 一 流出液流的溶质浓度相对低于液流供给的溶质浓度。 第二流出液流的溶质浓度相对高于液流供给的溶质浓度。在一种实施方案中，提供处理系统，该处理系统包括第一子系统； 与第一子系统流体连通的第二子系统；与第二子系统连通的控制器。第二 子系统响应于控制器发出的信号将溶质从溶质承载电极排入排出液流。排 出液流与溶质承载电极从中获取溶质的溶质承载进料流相比具有相对较高 的溶质浓度。根据一方面，第 一子系统接收液流供给并输出第 一液流和第二液流。 相对于液流供给，第一液流具有较低的溶质含量，第二液流具有较高的溶 质含量。第二液流流入第二子系统作为溶质承载进料流。附图说明相同的标记在附图中始终表示相同的部分。 图1是包括本专利技术实施方案的装置的示意图。 图2是图1的堆叠体的一部分的分解透视图。 图3是包括本专利技术实施方案的另一装置的示意图。 图4是根据本专利技术一些实施方案处于充电工作状态的超级电容器脱盐 单元的透视图。图5是根据本专利技术一些实施方案处于放电工作状态的超级电容器脱盐 单元的透视图。图6是根据本专利技术一些实施方案的脱盐系统的方框图。图7是根据本专利技术实施方案的测试布置的方框图。图8-10是图7中的测试布置的第一示例性实^r过程中获得的测试结果 的曲线图。图11和12是图7中的测试布置的第二示例性实验过程中获得的测试 结果的曲线图。图13是用于废水管理的脱盐系统的方框图。图14是用于废水管理的脱盐系统的替换性实施方案的方框图。图15是用于废水管理的脱盐系统的替换性实施方案的方框图。具体实施例方式本专利技术涉及液体脱盐领域。本专利技术涉及使用脱盐装置的方法。 根据本专利技术实施方案的超级电容器脱盐(SCD)单元可用于海水的脱盐或其它半咸水的去离子，以使含盐量降至家庭和工业使用容许的水平。这种SCD单元可从液体中除去或减少其它带电或离子杂质。如贯穿本申请的说明书和权利要求书所使用的，可使用近似的表述修饰任意定量表达，允许定量表达在不改变其所涉及的基本功能的情况下改 变。因而，由术语例如"约，，修饰的值不限于所规定的精确值。在一些情况下， 近似的表述可相应于测量数值所用仪器的精度。超级电容器是与普通电容器相比能量密度相对较高的电化学电容器。 如本文所用，超级电容器包括其它高性能电容器例如超电容器。电容器是 可在一对紧密间隔的导体(称作"板")之间的电场中储存能量的电学装置。 当向电容器施加电压时，等量但极性相反的电荷聚积在各个板上。饱和水 是指在给定的温度下至少一种溶质或盐达到饱和的水。如本文所用，过饱 和水是指在给定的温度下至少一种溶质或盐的含量超过该溶质或盐的溶解 度极限的水。结垢是指溶解的盐或溶质的浓缩物或沉淀物在接触盐或溶质 承载液体的侧壁上的堆积。图1是具有控制器(未示出)并使用脱盐容器12的示例性超级电容器脱 盐装置10的示意图。脱盐容器具有限定容量空间的内表面。脱盐容器将超 级电容器脱盐堆叠体14容纳在容量空间内。脱盐堆叠体包括多个超级电容 器脱盐单元16。多个单元16中的每个单元包括一对电极、绝缘隔离体和一 对集流体。此外，脱盐容器包括进料液(feed liquid)进入脱盐容器的至少一 个入口 18和液体接触超级电容器脱盐单元之后离开脱盐容器的出口 20。可 利用外力将液体引入脱盐容器内。适宜的外力可包括重力、吸力和抽力。经出口离开脱盐容器的液体的盐度与经入口进入脱盐容器的进料液的 盐度不同。盐度差可能较高或者较低，这取决于单元处于充电工作模式(将 从进料液流中除去盐或其它杂质)还是放电工作模式(将增加进料液流的盐 或其它杂质)。控制器可连通并控制适宜的阀门、传感器、开关等，以使工 作模式能够响应于规定标准从充电模式向放电模式可逆地转换。所述标准 可包括经过时间、饱和度、传导率、电阻率等。在充电阶段，可使原液经过堆叠体一次或多次。即可能需要多次重复 以对液体进行去离子，通过与控制器连通的适当定位的传感器测量，达到 带电物质的限定水平。在一些实施方案中，可将多个这样的单元布置在脱 盐容器内，使得一个单元的输出可视作另一单元的进料液。由此，可允许液体在通过出口离开之前经过去离子单元数次。脱盐容器可由适宜的脱盐容器材料制成。适宜的脱盐容器材料可包括 选自金属或塑料的一种或多种材料。适宜的金属包括贵金属和黑色金属基合金，例如不锈钢。适宜的塑料可包括热固性材料，例如丙烯酸类、聚 氨酯、环氧等；热塑性材料，例如聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)和聚烯烃。适 宜的聚烯烃可包括聚乙烯或聚丙烯。应当认识到，脱盐容器的材料选择使 得脱盐容器的材料不应贡献于将要去离子或脱盐的液体的杂质。脱盐容器 可以为圆筒形。此外，如图1所示，脱盐容器可成形为使其会聚于入口和 出口。脱盐容器还可采用其它形状和尺寸。参照图2,示出了用于超级电容器脱盐堆叠体(如图1的堆叠体14)的各 种元件的布置。在所示的实施方案中，超级电容器脱盐堆叠体包括多个超 级电容器脱盐单元和多个集流体。超级电容器脱盐单元包括至少一对电极。各电极对包括第一电极、第 二电极和置于其间的电绝缘隔离体。在一些实施方案中，在堆叠体的充电 工作模式中，第一和第二电极可从将要去离子的液体中吸附离子。在充电 工作模式中，第一电极和第二电极的表面可各自积累电荷或极化电势。第 一电极的电势可不同于第二电极的电势。随后，当液体流经这些电极时， 电极上积累的电荷从液体中吸引带相反电荷的离子，进而将这些带电离子 吸附于电极表面。在电极表面上所吸附的带电离子达到饱和之后，可将堆 叠体的工作模式从充电工作模式转换为放电工作模式。可通过使单元放电从电极表面除去或脱附带电离子。在放电工作模式 中，所吸附的离子脱离第一电极和第二电极的表面并与放电工作模式期间 从单元流过的液体组合。在一些实施方案中，在单元的放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　将溶质从溶质承载电极排入排出液流，其中该排出液流的溶质浓度相对高于进料流的溶质浓度，所述溶质承载电极从该进料流获取溶质。

【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：蔡巍，菲利普M罗尔奇戈，卫昶，熊日华，曹雷，杜宇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]