脱盐系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种脱盐系统，其包括经构造以接受第一物流并使其离子化以便脱盐的电分离装置及结晶装置。所述结晶装置经构造以将第二物流提供给所述电分离装置来从第一物流中带走离子，和限定结晶区以促进所述离子沉淀及与所述结晶区流体连通的固液分离区以便分离所述沉淀物。本发明专利技术还提供了脱盐方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
概括地讲，本专利技术涉及。更具体地讲，本专利技术涉及使用电分离 (E-分离)元件的。在工业过程中，产生大量废水，诸如盐水溶液。一般来说，这类盐水溶液不适合在国内或工业应用中直接消耗。鉴于有限的合格水源，使废水、海水或淡盐水去离子或脱盐 (desaltification)(通常称为脱盐(desalination))称为生产新鲜水的选择。当前采用诸如蒸馏、汽化、反渗透和部分冻结的不同脱盐方法来使水源去离子或脱盐。然而，这类方法可能受低效率和高能耗的困扰，这可妨碍其广泛实施。因此，需要使废水或淡盐水脱盐的新型且改善的。专利技术简述根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种脱盐系统。所述脱盐系统包括经构造以接受第一物流以便脱盐的电分离装置及结晶装置。所述结晶装置经构造以将第二物流提供给所述电分离装置来带走从第一物流中除去的离子，且限定结晶区以促进所述离子沉淀。 所述结晶装置进一步限定与所述结晶区流体连通的固液分离区以便分离所述沉淀物。根据本专利技术的另一实施方案，提供了一种脱盐方法。所述脱盐方法包括使第一物流通过电分离装置以便脱盐，和使来自结晶装置的第二物流通过所述电分离装置以带走从第一物流中除去的盐。所述结晶装置限定结晶区以促进所述离子沉淀及与所述结晶区流体连通的固液分离区以便分离所述沉淀物。从结合附图提供的本专利技术的优选实施方案的以下详述将更好地理解这些和其他优势及特征。附图简述附图说明图1为根据本专利技术的一个实施方案的脱盐系统的示意图；图2为根据本专利技术的一个实施方案包括超电容器脱盐(S⑶)装置和结晶装置的脱盐系统的示意图；图3为根据本专利技术的另一实施方案的脱盐系统的示意图；图4为根据本专利技术的一个实施方案包括反向电渗析(EDR)装置和结晶装置的脱盐系统的示意图；图5为根据本专利技术的又一实施方案的脱盐系统的示意图。专利技术详述下文将参考附图描述本专利技术的优选的实施方案。在以下描述中，没有详细描述熟知的功能或构造以避免以不必要的细节使公开内容变模糊。图1为根据本专利技术的一个实施方案的脱盐系统10的示意图。对于所说明的实施例，脱盐系统10包括电分离(E-分离)装置11和与E-分离装置11流体连通的结晶装置 12。在本专利技术的实施方案中，E-分离装置11经构造以从液体源(未示出)接受具有诸如盐或其他杂质的带电物质的第一物流13 (如图1中所示)以便脱盐。因此，与物流13相比，输出物流(产物流)14(其可为从E-分离装置11出来的稀释液体)可具有较低浓度的带电物质。在一些实例中，可使输出物流14循环到E-分离装置11中或将其送到其他 E-分离装置以便进一步脱盐。结晶装置12经构造以提供液体15，使液体15在第一物流13脱盐期间或之后循环到E-分离装置11中，从而将从输入物流13除去的带电物质(阴离子和阳离子)带出E-电气装置11。因此，与从结晶装置12输入E-分离装置11的第二物流17相比，流出物流(浓缩物流)16可具有较高浓度的带电物质。随着液体15继续循环，所述盐或其他杂质的浓度不断增加以致在液体15中饱和或过饱和。因此，饱和度或过饱和度可达到开始发生沉淀的点ο在某些应用中，初始(第一)物流13和初始(第二)物流17可能包含或可能不含相同的盐或杂质，且可能具有或可能不具有相同浓度的盐或杂质。在其他实例中，初始(第二)物流17中所述盐或杂质的浓度可能饱和或过饱和或可能未饱和或过饱和。在一些实施方案中，E-分离装置11可包括超电容器脱盐(S⑶)装置。术语“S⑶ 装置”可笼统地指用以使海水脱盐或使其他淡盐水去离子以将盐或其他离子化杂质的量降低到适于家庭和工业使用的容许水平的超电容器。在某些应用中，所述超电容器脱盐装置可包括一个或多个超电容器脱盐单元(未示出)。如已知，在非限制性实例中，各超电容器脱盐单元可至少包括一对电极、间隔物和连接到相应电极的一对集电器。当使用堆叠在一起的多于一个超电容器脱盐单元时，多个绝缘分离器可布置在各对邻近的SCD单元之间。在本专利技术的实施方案中，所述集电器可分别连接到电源(未示出)的正端和负端。 因为电极与相应集电器接触，所以所述电极可分别充当阳极和阴极。在超电容器脱盐装置11的充电状态期间，来自电源的正电荷和负电荷分别积聚在(一个或多个)阳极和(一个或多个)阴极的表面上。因此，当诸如第一物流13(如图 1中所示)的液体通过SCD装置11以便脱盐时，正电荷和负电荷分别吸引离子化第一物流 13中的阴离子和阳离子以使它们吸附在(一个或多个)阳极和(一个或多个)阴极的表面上。由于电荷积聚在(一个或多个)阳极和(一个或多个)阴极上，诸如输出物流14的流出物流可具有比第一物流13低的盐度。在某些实施例中，稀释的流出物流可通过进料通过另一 S⑶装置再次去离子。随后，在超电容器脱盐装置11的放电状态中，所吸附的阴离子和阳离子分别从 (一个或多个)阳极和(一个或多个)阴极的表面解离。因此，当诸如第二物流17的液体通过SCD装置11时，所吸附的阴离子和阳离子可从SCD装置11中被带走，以使得诸如流出物流16的输出液体可具有比第二物流17高的盐度。在放电状态下，随着所述液体循环通过SCD装置，液体15中所述盐或其他杂质的浓度增加以产生沉淀物。在SCD装置的放电竭尽之后，随后将所述SCD装置置于充电状态一段时间以便准备随后的放电。也就是说，SCD 装置的充电和放电交替进行以便分别处理第一物流13和第二物流17。在某些实例中，在放电状态下释放的能量可用以驱动电装置(未示出)，诸如灯泡，或者可使用诸如双向直流-直流转换器的能量回收单元回收。在其他非限制性实例中，类似于堆叠在一起的S⑶单元，超电容器脱盐装置11可包括一对电极、连接到相应电极的一对集电器、布置在该电极对之间的一个或多个双极电极和布置在成对的邻近电极中的每一对之间的多个间隔物以便在充电状态处理第一物流 13和在放电状态处理第二物流17。各双极电极具有由离子不可渗透层间隔开的正侧和负侧。在一些实施方案中，所述集电器可构造为板、筛、箔或薄板且由金属或金属合金形成。所述金属可包括例如钛、钼、铱或铑。所述金属合金可包括例如不锈钢。在其他实施方案中，所述集电器可包括石墨或塑料材料，诸如聚烯烃，所述聚烯烃可包括聚乙烯。在某些应用中，可将塑料集电器与导电碳黑或金属粒子混合以达到某一导电率水平。所述电极和/或双极电极可包括导电材料，所述导电材料可能导热或可能不导热，且可具有粒度较小且表面积较大的粒子。在一些实例中，所述导电材料可包括一种或多种碳料。所述碳料的非限制性实例包括活性碳粒子、多孔碳粒子、碳纤维、碳气凝胶、多孔中间碳微球或其组合。在其他实例中，所述导电材料可包括导电复合物，诸如锰或铁或两者的氧化物或者钛、锆、钒、钨或其组合的碳化物。另外，所述间隔物可包括任何离子可渗透的不导电材料(包括膜)及多孔和无孔材料以间隔开该电极对。在非限制性实例中，所述间隔物可具有间隙或本身可为间隙以形成处理液体在该电极对之间通过的流动通道。在某些实例中，电极、集电器和/或双极电极可以彼此平行布置以形成堆叠结构的板形式。在其他实例中，电极、集电器和/或双极电极可具有不同的形状，诸如薄板、块状或圆柱体。此外，电极、集电器和/或双极电极可以不同构型配置。例如，电极、集电器和/ 或双极电极可以在其间具有螺旋形连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：夏激扬，熊日华，蔡巍，夏子君，张呈乾，J·M·西尔瓦，W·张，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：