脱盐系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种脱盐系统及方法。该脱盐系统包括脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体进行处理，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于纯水制备的脱盐(Desalination)系统和方法,尤其涉及一种利用离子交换膜(Ion Exchange Membranes)来移除流体中硬度离子(Hardness Ions) 以进行高纯水制备的。
技术介绍
许多生产过程，如电厂高压锅炉用水，半导体材料、器件、印刷电路板和集成电路生产以及医用注射用水等需要用到纯度很高的水，通常称为高纯水。在一定的应用中，由于具有可连续性操作且可稳定的生产具有较高质量的产品水，电去离子(Eelectrodeionization, EDI)装置被越来越广泛地用来处理流体，比如来生产高纯水。通常，电去离子装置利用传统的电渗析系统并装载离子交换树脂(Ion Exchange Resin)来处理流体。然而，在操作过程中，由于过高浓度的多价阳离子可能引起在装置内， 特别是在浓室内产生结垢的风险，电去离子装置对于处理的流体的硬度具有一定的要求。 比如，许多商业化的电去离子装置要求其处理的流体的硬度小于lppm。这就需要在流体输入进电去离子装置进行处理前对该流体进行严格的预处理来降低其硬度以便于在电去离子装置中进行处理。 已经有多种尝试来来对流体进行预处理以降低其硬度。比如，利用反渗透 (Reverse Osmosis)膜装置来降低流体的硬度。然而，利用反渗透膜装置来降低流体的硬度至适合电去离子装置可处理的水平的处理效率较低，有时需要用到两级反渗透来实现，这就相应地导致处理成本的上升，对于整个系统来说是不利的。所以，需要提供一种新的可以移除流体中硬度离子以进行高纯水生产的。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体进行处理，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜。本专利技术另一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括可用于移除流体中硬度离子的脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜、第二组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体以移除其内的至少一部分硬度离子，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的硬度离子。第二组成对的离子交换膜设置在所述第一组离子交换膜与所述第一和第二电极之一间并形成第二组交替设置的第一和第二通道。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜；第二组成对的离子交换膜包括复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜。本专利技术的实施例进一步提供了一种从流体中移除离子的方法。该方法包括输入第一输入流体到由脱盐装置中的第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中以移除其内的至少一部分阳离子并产生第一输出流体及输入第二输入流体到由所述脱盐装置中的所述第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第二通道中以带走从所述第一输入流体中移除的至少一部分阳离子。附图说明通过结合附图对于本 专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中图1为本专利技术脱盐系统的一个实施例的示意图2为本专利技术脱盐装置的一个实施例的示意图3为本专利技术脱盐装置的硬度离子移除率的一个实施例的实验图表；及图4为本专利技术脱盐系统的另一个实施例的示意图。具体实施方式图1所示为本专利技术脱盐系统10的一个实施例的示意图。在本实施例中，脱盐系统 10包括脱盐装置11及与该脱盐装置11流体相通的电去离子(Electrodeionization, EDI) 装置12。在一些示例中，脱盐装置11可用来接收来自于第一流体源(未图示)且含有多种物质或其他杂质的第一输入流体13以对其进行脱盐处理。另外，在对第一流体13进行处理中或处理后，该脱盐装置11可接收来自于第二流体源(未图示)的第二输入流体14，从而把从第一输入流体13中移除的带电物质移除出脱盐装置11。在非限定示例中，第一输入流体13中包含的物质及其他杂质可包括带电离子， 比如钠离子(Na+)、氯离子(CD、包括镁离子(Mg2+)和钙离子(Ca2+)在内的硬度离子 (Hardness Ions)及其他离子。在一个示例中，第一输入流体12中的带电离子可至少包括一部分目标离子，如一部分硬度离子。这样，由于脱盐装置11的脱盐作用，第一输入流体13中的至少一部分带电离子或目标离子，如硬度离子就可被移除，从而产生第一输出流体15以便于其被输入进电去离子装置12中进行进一步的处理。与第一输入流体13相比较，来自于该脱盐装置11的第一输出流体15含有较低浓度的带电离子，比如硬度离子。其间，在脱盐装置11操作过程中，第二输出流体16也被产生出来。相比较第二输入流体14，该第二输出流体16就含有较高浓度的带电离子，比如硬度离子。在一些示例中，在被输入进电去离子装置12中之前，第一输出流体15也可被再次输入进脱盐装置11中或其他合适的脱盐装置，如反渗透(Reverse Osmosis)膜装置中进行进一步处理以移除其内的一定的带电离子。根据不同的应用，电去离子装置可以设置或不设置。在本专利技术实施例中，电分离(EDI)可指一种电化学净化(Electrochemical Purification)过程，其使用离子交换膜和离子交换树脂以便于从水或其他流体中移除目标离子或带电离子而生产具有较高质量的水，比如纯水或超纯水。在非限定示例中，电去离子装置12包括一对电极，其分别作为阳极和阴极使用。 复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜设置在该阳极和阴极间以形成复数个交替设置的第一和第二通道。在操作时，该第一和第二通道可分别作为淡室和浓室使用。进一步的，复数个隔网装置可设置在相邻的每两片离子交换膜间及电极与各自相应的相邻的离子交换膜间。该结构与电渗析(Electrodialysis)装置的结构相似。在电去离子装置中， 阴离子交换膜仅可用来通过阴离子；阳离子交换膜仅可用来通过阳离子。此外，电去离子装置可进一步设置有离子交换树脂，该离子交换树脂可仅设置在第一通道中或同时设置在第一通道和第二通道中以促进离子在相邻的离子交换膜间的传输、提高相邻的离 子交换膜间的传导性(Conductivity)及水的电化学分解 (Electrochemical Splitting)反应。在非限定示例中，离子交换树脂可设置在第一通道 (淡室)中。在一些应用中，电去离子装置的电极可具有板状的结构，从而可彼此平行设置以形成堆叠(Stack)的结构。在其他示例中，第一和第二电极也可具有不同的架构，例如，电极可同心设置，从而在其间定义了一个螺旋状连续的空间。在一些示例中，电去离子装置的电极可包括导电材料。隔网装置可包括任何离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱盐系统，包括：脱盐装置，其包括：第一和第二电极；第一组成对的离子交换膜，其设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，该第一通道用于接收第一输入流体进行处理，该第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子；复数个隔网装置，其设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间；其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊日华，杨凌露，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：