低水垢潛在性水處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有低水垢潛在性的具有至少一個(gè)消耗室和至少一個(gè)濃縮室的電去離子裝置及在具有消耗室和濃縮室的電去離子裝置中處理水的方法。所述裝置的特征至于，至少一個(gè)濃縮室包含由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的第一濃縮層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的第二濃縮層，其中所述第二濃縮層位于第一濃縮層下游，其特征還在于，至少一個(gè)消耗室包含由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的第一消耗層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的第二消耗層，其中所述第二消耗層位于第一消耗層下游，且其中所述由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的層在相鄰的室中不完全取齊。
【專利說明】低水垢潛在性水處理
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00780023054.8 (PCT/US2007/014622)、申請(qǐng)日為 2007 年 6 月
22日的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及具有低水垢形成潛在性的水處理體系和方法，和尤其是涉及在采用電驅(qū)動(dòng)分離裝置的體系中降低水垢形成的潛在性。
【背景技術(shù)】
[0003]已用于處理水的電驅(qū)動(dòng)分離裝置包括，但不限于，電滲析以及電去離子設(shè)備。例如Liang等人在U.S.專利N0.6，649，037公開了一種電去離子裝置和通過去除可電離物質(zhì)而用于純化流體的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面涉及具有陽(yáng)極室和陰極室的電去離子裝置。該電去離子裝置包括位于陽(yáng)極室和陰極室之間的第一消耗室，與消耗室離子連通的濃縮室，與濃縮室離子連通的第二消耗室，和位于第一消耗室以及陽(yáng)極室和陰極室中至少一個(gè)之間和與它們離子連通的第一隔絕單元。
[0005]本發(fā)明其它方面涉及一種電去離子裝置，包括消耗室和與消耗室離子連通，并至少部分由陰離子選擇性膜和陽(yáng)離子選擇性膜確定的第一濃縮室。第一濃縮室通常包含，至少是部分地包含，通過基本上包含陰離子交換介質(zhì)的第二區(qū)與陰離子選擇性膜基本上分開的基本上包含陽(yáng)離子交換介質(zhì)的第一區(qū)。
[0006]本發(fā)明其它方面·涉及一種電去離子裝置，包括消耗室，與消耗室離子連通的第一濃縮室，和與消耗室離子連通的第二濃縮室。第一濃縮室通常包含具有第一有效電阻(current resistance)的介質(zhì),第二濃縮室的一部分包含具有大于第一有效電阻的第二有效電阻的介質(zhì)。
[0007]本發(fā)明其它方面涉及一種電去離子裝置，包括消耗室，和與消耗室離子連通的濃縮室。濃縮室通常包含陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂的混合物，陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂在混合物中的量相對(duì)濃縮室的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度而變化。
[0008]本發(fā)明其它方面涉及一種具有至少一個(gè)室的電去離子裝置，所述室具有至少一個(gè)由具有多個(gè)孔的分配器確定的出口端口。電去離子裝置可在以離子選擇性膜為界的室中包含第一層顆粒。所述顆粒可包含具有低于孔最小尺寸的第一有效直徑的介質(zhì)。電去離子裝置進(jìn)一步在第一層下游的室中包含第二層顆粒。第二層顆粒通常具有大于第一有效直徑和大于孔最小尺寸的第二有效直徑。
[0009]本發(fā)明再一方面涉及電去離子體系，包括所要處理的水源，包括消耗室和濃縮室的處理組件，所述處理組件流體連接至所要處理的水源；包含酸生成室的電解組件，和流體連接至電解組件的酸生成室的入口上的鹽水溶液源。電解組件流體連接在濃縮室的上游。[0010]本發(fā)明的某些方面涉及一種電去離子裝置，包括含陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂的混合物的室。陰離子交換樹脂的平均直徑為陽(yáng)離子交換樹脂的平均直徑的至少1.3倍。
[0011]本發(fā)明的某些方面涉及一種電去離子裝置，包括含陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂的混合物的室。陽(yáng)離子交換樹脂的平均直徑為陰離子交換樹脂的平均直徑的至少1.3倍。
[0012]本發(fā)明其它方面涉及一種水處理體系，包括所要處理的水源，包含多個(gè)濃縮室和消耗室且流體連接至所要處理的水源上的電去離子設(shè)備，與要被引入電去離子設(shè)備的至少一個(gè)濃縮室中的水熱連通的冷卻器，被設(shè)置成提供要被引入濃縮室中的水和離開濃縮室的水中的至少一種的溫度顯示的傳感器，和被設(shè)計(jì)成接收溫度顯示和產(chǎn)生促進(jìn)冷卻要被引入濃縮室中的水的信號(hào)的控制器。
[0013]本發(fā)明其它方面涉及電去離子裝置，包括至少部分被陽(yáng)離子選擇性膜和陰離子選擇性膜確定的消耗室，和至少部分被陰離子選擇性膜確定并包含第一層陰離子交換介質(zhì)和位于第一層下游的第二層介質(zhì)的濃縮室，所述第二層包含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)。
[0014]本發(fā)明其它方面涉及一種在具有消耗室和濃縮室的電去離子設(shè)備中處理水的方法。該方法包括測(cè)量濃縮室中的物流的溫度，要被引入濃縮室中的物流的溫度，和離開濃縮室的物流的溫度之一；將要被引入濃縮室中的水的溫度降低至預(yù)定溫度；將所要處理的水引入消耗室；和從電去離子設(shè)備的所要處理的水中去除至少一部分至少一種非所需物質(zhì)。
[0015]本發(fā)明其它方面涉及一種在電去離子設(shè)備中處理水的方法，包括將具有陰離子和陽(yáng)離子物質(zhì)的水引入電去離子設(shè)備的消耗室，促進(jìn)至少一部分陽(yáng)離子物質(zhì)傳輸?shù)轿挥陔娙ルx子設(shè)備的消耗室和陰極室之間的第一隔絕單元，和促進(jìn)至少一部分陰離子物質(zhì)傳輸?shù)轿挥陔娙ルx子設(shè)備的消耗室和陽(yáng)極室之間的第二隔絕單元。
[0016]本發(fā)明其它方面涉及一種在具有消耗室和濃縮室的電去離子設(shè)備中處理水的方法。該方法包括將所要處理的水引入電去離子設(shè)備的消耗室，促進(jìn)非所需物質(zhì)從消耗室傳輸?shù)诫娙ルx子設(shè)備的濃縮室。濃縮室可通常包含第一層陰離子交換介質(zhì)和位于第一層下游的第二層介質(zhì)，且第二層可包含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物。
[0017]本發(fā)明其它方面涉及一種處理水的方法，包括將所要處理的水引入電去離子設(shè)備的消耗室，所述消耗室具有至少一層離子交換介質(zhì)；和促進(jìn)被引入消耗室中的水的至少一部分陰離子物質(zhì)從第一層離子交換介質(zhì)傳輸?shù)降谝粷饪s室以生成具有第一中間質(zhì)量的水。第一濃縮室至少部分地由陰離子選擇性膜和陽(yáng)離子選擇性膜確定。第一濃縮室至少部分地包含通過包含陰離子交換介質(zhì)的第二區(qū)基本上與陰離子選擇性膜分開的包含陽(yáng)離子交換介質(zhì)的第一區(qū)。
[0018]本發(fā)明其它方面涉及一種在電去離子設(shè)備中處理水的方法。該方法包括將包含非所需物質(zhì)的所要處理的水引入電去離子設(shè)備的消耗室，促進(jìn)非所需物質(zhì)從消耗室傳輸至電去離子設(shè)備的濃縮室以生成處理水；在輔助組件中電解產(chǎn)生酸溶液，和將至少一部分酸溶液引入濃縮室。
[0019]本發(fā)明的其它方 面涉及一種水處理體系，包括所要處理的水源，和包括第一消耗室和第二消耗室的電去離子設(shè)備，第一和第二消耗室分別以平行流動(dòng)構(gòu)型流體連接至所要處理的水源上；和與第一消耗室離子連通的第一濃縮室，和流體連接至第一濃縮室下游的
第二濃縮室。
[0020]本發(fā)明的其它方面涉及電去離子裝置，包括多個(gè)被設(shè)計(jì)成使液體在其中沿著平行流動(dòng)路徑流動(dòng)的消耗室，和多個(gè)與至少一個(gè)消耗室離子連通的濃縮室，其中至少部分濃縮室順次排列。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖無(wú)意于按比例繪制。在附圖中，在各圖中顯示的每一相同的或幾乎相同的元件用相同數(shù)字表示。為清楚起見，不是每一元件都可在每一附圖中標(biāo)記。
[0022]在附圖中:
[0023]圖1示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的包括至少一個(gè)隔絕單元的電去離子裝置的一部分；
[0024]圖2示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，在其至少一個(gè)濃縮室中具有層化介質(zhì)床的電去離子裝置的一部分；
[0025]圖3示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，包括至少一個(gè)具有介質(zhì)區(qū)的濃縮室的電去離子裝置的一部分；
[0026]圖4示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的處理體系的一部分；
[0027]圖5示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電去離子裝置的一部分，它具有至少一個(gè)被改變以在其它室中降低有效電阻(resistance)或改善流分布(currentdistribution)的室；
[0028]圖6示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電去離子裝置的一部分，它在其至少一個(gè)濃縮室中具有增加的有效流速；
[0029]圖7A和7B示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電去離子裝置的一部分，包括包含具有不同尺寸的樹脂珠粒的室；和
[0030]圖8顯示水流的Langelier飽和指數(shù)值相對(duì)水流溫度的關(guān)系；
[0031]圖9A和9B示意說明按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電去離子設(shè)備中的濃縮和消耗室單元對(duì)，其中圖9A顯示的室包含介質(zhì)層，圖9B顯示的室包含介質(zhì)的層和區(qū)；和
[0032]圖10顯示按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的電去離子裝置的性能。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明提供電驅(qū)動(dòng)分離裝置，例如但不限于填充室電去離子(CEDI)設(shè)備，如例如公開于U.S.專利4，632，745,6, 649，037,6,824, 662和7，083，733的那些。尤其是，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的實(shí)施方案在某些情況下可特征在于具有形成水垢的較低潛在性或較低可能性。盡管本發(fā)明的各方面通過包括電去離子設(shè)備的實(shí)施方案而呈現(xiàn)，但本發(fā)明的這些方面可在可有助于處理具有至少一種非所需物質(zhì)的流體的其它電驅(qū)動(dòng)或驅(qū)動(dòng)的分離裝置中實(shí)施。尤其，本發(fā)明的相關(guān)方面可包括用于從水流或水體中處理或去除至少一種溶解物質(zhì)的電去離子裝置。因此，本發(fā)明的各方面可有利地提供被構(gòu)造或操作以處理具有高水垢潛在性的水的電去離子裝置。
[0034]通常包括至少一個(gè)濃縮室112和至少一個(gè)消耗室114,它們構(gòu)成單元對(duì)115并相互離子連通，且優(yōu)選與陽(yáng)極室120和陰極室122離子連通和位于兩者之間。在本發(fā)明的有利實(shí)施方案中，該電去離子裝置可進(jìn)一步包括至少一個(gè)可捕集遷移物質(zhì)的隔絕單元130。例如，電去離子裝置100可具有相鄰于陽(yáng)極室120和陰極室122的隔絕或中間單元(neutralcell) 130和132。隔絕單元通常為電極室提供緩沖區(qū)以隔離或防止物質(zhì)形成局部水垢。電去離子裝置通常產(chǎn)生氫氧化物離子，可在局部化區(qū)域，尤其在對(duì)電解反應(yīng)導(dǎo)電的點(diǎn)或表面上升高pH。這些局部化區(qū)域，或甚至在電極室處，通常具有明顯大于液體本體的pH條件。因?yàn)楦艚^單元可用于在處理水的過程中將這些高PH區(qū)域與從一個(gè)或多個(gè)消耗室傳輸?shù)某晒肝镔|(zhì)隔開，從而抑制或至少降低水垢形成的潛在性。如圖1示例性說明，電去離子裝置100可包括隔絕單元130，其將至少一種可沉淀組分，如Ca2+，與貢獻(xiàn)于水垢形成的組分，如or離子，分離。通常，一個(gè)或多個(gè)隔絕單元130可至少部分地由允許陰離子物質(zhì)如OH-遷移并同時(shí)抑制陽(yáng)離子物質(zhì)進(jìn)一步遷移到相鄰室中的陰離子選擇性膜140A限定。按照所示，隔絕單元130可相鄰于濃縮室112設(shè)置。一個(gè)或多個(gè)這些隔絕單元也可進(jìn)一步部分被陽(yáng)離子選擇性膜140C限定。這樣，例如，可抑制可沉淀化合物的組分，如Ca2+，進(jìn)入通常因?yàn)闅溲趸镂镔|(zhì)生成而具有高pH局部區(qū)域的室，如電極室120。
[0035]本發(fā)明其它實(shí)施方案可包括分隔中性或弱電離、或至少可電離物質(zhì)，如，但不限于硅石，SiO2的隔絕單元。硅石可從本體液體中沉淀，如果濃度足夠高或其中發(fā)生pH改變，如從高pH改變至中性pH時(shí)。在電去離子裝置中，硅石通常在其電離態(tài)，在高pH下被去除?？稍O(shè)置一個(gè)或多個(gè)隔絕單元132以離子分隔電去離子裝置100的陽(yáng)極室122，其中生成氫離子和因此可在其中具有低或中性PH液體流動(dòng)。在硅石通過陰離子選擇性膜140A從消耗室114遷移到濃縮室112之后，它被在其中包含高pH液體流動(dòng)的隔絕單元132捕獲和被抑制進(jìn)一步遷移到具有中性或近中性PH的低或中性pH室中，從而降低聚合成硅石水垢的可能性。單元132，如單元130 —樣，可至少部分地被陽(yáng)離子選擇性膜140C和陰離子選擇性膜140A限定。隔絕單元132可因此用于捕集pH-可沉淀物質(zhì)和防止或至少抑制這些物質(zhì)的沉淀。隔絕單元132也 可至少部分地包含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)或兩者的混合物。另外，一個(gè)或多個(gè)隔絕單元可進(jìn)一步包含可有助于電去離子裝置的組裝或在例如裝置操作過程中提供理想的特性如電阻或流動(dòng)分布的惰性介質(zhì)或其它填料材料。同樣，濃縮室、消耗室和電極室中的一個(gè)或多個(gè)可至少部分地包含陰離子和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物。確實(shí)，在濃縮室和電極室中的陰離子和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物可通過促進(jìn)可沉淀物質(zhì)傳輸離開選擇性膜而進(jìn)一步降低結(jié)垢潛在性，這避免了在使用單一種類活性交換介質(zhì)的室或室的區(qū)域中可能發(fā)生的離子物質(zhì)的聚集。
[0036]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極室可至少部分地包含基本上由耐氧化基材組成的介質(zhì)。因此，例如，耐久性的高度交聯(lián)離子交換樹脂，如市售陽(yáng)離子樹脂，可用于其中可存在氧化環(huán)境的陽(yáng)極室。另外，陽(yáng)離子交換樹脂在用于陽(yáng)極室時(shí)可防止或抑制氯根離子傳輸至陽(yáng)極表面，這些物質(zhì)在陽(yáng)極表面可被轉(zhuǎn)化成氧化性氯。
[0037]本發(fā)明裝置可處理硬度大于lmg/L(以CaCO3計(jì))和/或硅石含量大于lmg/L的水，或兩者。因此，本發(fā)明的裝置和技術(shù)不限于常規(guī)操作限制，如果用于處理體系，可省去至少一個(gè)意欲軟化所要處理的水或去除硅石的單元操作。這有利地可降低資本和操作成本，同時(shí)提高處理體系的可靠性和可用性以及容量。例如，包括一個(gè)或多個(gè)本文所述電去離子設(shè)備的本發(fā)明處理體系可無(wú)需雙程反滲透(RO)子體系而處理水，同時(shí)與采用雙程RO設(shè)備以在電去離子設(shè)備之前去除或降低造成硬度的組分和硅石的濃度的體系相比提供具有相同或相當(dāng)質(zhì)量的水。
[0038]本發(fā)明的其它方面可包括電去離子裝置，其包括至少一個(gè)消耗室和/或至少一個(gè)其中包含層化介質(zhì)的濃縮室。例如，電去離子設(shè)備100的一個(gè)或多個(gè)消耗室112可包括第一顆粒層112A，其至少部分包含有助于第一目標(biāo)、通常是電離物質(zhì)的傳輸或遷移的活性介質(zhì)。消耗室112可進(jìn)一步包括第二層112B，其至少部分地包含有助于第一目標(biāo)物質(zhì)和第二目標(biāo)物質(zhì)或兩者傳輸?shù)幕钚越橘|(zhì)。第一層112A可包含具有第一有效直徑的顆粒，第二層112B可具有具有第二有效直徑的顆粒。進(jìn)一步的實(shí)施方案可包括在消耗室112中的第三層112C。第三層112C可具有活性或惰性介質(zhì)，或兩者的混合物，該介質(zhì)具有第三有效直徑。有效直徑可以是顆粒的最小尺寸?；蛘?，有效直徑可以是全體顆粒的平均直徑和是具有可比的體積和表面積的類似球的計(jì)算直徑。例如，層中的顆粒的有效直徑可以是顆粒體積與顆粒表面積的比率的函數(shù)或顆粒的最小尺寸的平均值。在優(yōu)選的構(gòu)型中，下游層中的顆粒的有效直徑低于上游層中的顆粒的有效直徑。例如，構(gòu)成層112C的顆?？梢允乔蛐晤w粒，其有效直徑大于構(gòu)成層112B的顆粒的有效直徑。視需要，構(gòu)成層112A的顆粒的有效直徑可大于層112B或112C中的顆粒的有效直徑。一個(gè)或多個(gè)濃縮室可被類似層化。
[0039]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上游層中的顆粒的有效直徑至少是下游層顆粒之間間隙的尺寸。在其它的實(shí)施方案中，上游顆粒的有效直徑或最小尺寸低于確定消耗室112出口端口的分配器160的孔的最小尺寸。分配器160可以是用于將介質(zhì)保留在室內(nèi)的篩網(wǎng)。因此，包含介質(zhì)的消耗室和濃縮室分別可具有至少一個(gè)分配器，使得流體從中流過，同時(shí)保留介質(zhì)和其尺寸得以保留上游層中的顆粒的介質(zhì)層。
[0040]通常設(shè)計(jì)分配器的孔或開口以保留具有直徑約500 μ m至約700 μ m的樹脂。采用本發(fā)明構(gòu)型，可以使用尺寸小于孔尺寸的陰離子和陽(yáng)離子交換樹脂，這改善了經(jīng)過該裝置時(shí)的傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)。另外，較小離子交換樹脂可提高在室內(nèi)的填充和減少沿著室壁通道化或旁路流動(dòng)的可能性。緊密堆積的球或幾乎球形顆粒的間隙空間是球半徑的約0.414倍。因此，上游樹脂的有效直徑優(yōu)選不低于這種尺寸。例如，有效直徑約62 μ m至約83 μ m的細(xì)網(wǎng)孔樹脂珠?？捎糜诰哂屑s300 μ m至約400 μ m直徑的樹脂珠粒的層的上游層。任何層可占室的任何合適的分?jǐn)?shù)。上游層的深度可取決于所需性能的提供。另外，有利的構(gòu)型考慮到將具有較小有效直徑或尺寸的陽(yáng)離子樹脂珠粒與較大陰離子樹脂珠粒一起使用以有助于陽(yáng)離子遷移活性。值得注意的排列不限于使用活性樹脂作為下方的下游介質(zhì)，且本發(fā)明可在一個(gè)或多個(gè)下游層中采用惰性介質(zhì)而實(shí)施。
[0041]層之間的界面可形成小和大樹脂珠粒的梯度。因此，層之間的邊界無(wú)需特別描繪。另外，其它 構(gòu)型可包括細(xì)網(wǎng)孔樹脂珠粒與較大樹脂的混合物。
[0042]本發(fā)明的另一方面可包括電去離子裝置，其包括至少一個(gè)其中包含層化介質(zhì)的濃縮室。如圖2所示，電去離子設(shè)備200可具有至少一個(gè)濃縮室214和至少一個(gè)消耗室212。至少一個(gè)濃縮室214可具有第一層215和第二層216。在處理相對(duì)較純的水，如RO滲透物，的電去離子設(shè)備中，電流效率通常低于100%，這據(jù)信是因?yàn)樗至押退傻臍浜土u基離子的傳輸。這可產(chǎn)生局部PH波動(dòng)和可促進(jìn)水垢形成，尤其在羥基物質(zhì)與碳酸氫根物質(zhì)或二氧化碳反應(yīng)形成碳酸根離子從而形成碳酸鈣水垢的地方。
[0043]例如，在典型電去離子裝置中，碳酸氫根離子轉(zhuǎn)移通過靠近室入口的陰離子交換膜，但可被抑制從膜中進(jìn)一步遷移。如果發(fā)生水分裂，傳輸通過陰離子交換膜的羥基物質(zhì)可與碳酸氫根物質(zhì)反應(yīng)形成碳酸根，碳酸根隨后與鈣反應(yīng)形成碳酸鈣水垢。
[0044]通過在一個(gè)或多個(gè)濃縮室中采用層，目標(biāo)物質(zhì)可被導(dǎo)向其中它們不太容易形成水垢的場(chǎng)所。如圖2所示，陰離子交換介質(zhì)的層215可置于濃縮室214的入口周圍，以促進(jìn)碳酸氫根物質(zhì)的遷移。在碳酸氫根物質(zhì)傳輸通過陰離子交換膜240A之后，它被促進(jìn)通過層215的陰離子樹脂和移向陽(yáng)離子選擇性膜240C。即使有硬度離子通過陽(yáng)離子選擇性膜240C，該膜周圍的流體的pH也相對(duì)較低，這減少了形成碳酸鹽的可能性。
[0045]消耗室212和濃縮室214的其它一個(gè)或多個(gè)層216可包含混合的陰離子交換和陽(yáng)離子交換介質(zhì)。
[0046]為了進(jìn)一步降低或抑制水垢形成，介質(zhì)層可沿著濃縮室的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度設(shè)置。如圖3所示，一個(gè)或多個(gè)濃縮單元可至少部分地包括離子交換介質(zhì)的第一區(qū)314A和離子交換介質(zhì)的第二區(qū)314B。第一和第二區(qū)可沿著室的長(zhǎng)度線性分布(如邊界350所表示)或可以是區(qū)315C和315d中的遞增或遞減量的各種離子交換介質(zhì)的梯度和被梯度邊界351描繪。第一或第二區(qū)可包含陰離子交換介質(zhì)或陽(yáng)離子交換介質(zhì)，或由或基本上由陰離子交換介質(zhì)或陽(yáng)離子交換介質(zhì)構(gòu)成。例如，區(qū)314A可包含陽(yáng)離子交換介質(zhì)以使包含陰離子交換介質(zhì)的區(qū)314B與陽(yáng)離子選擇性膜340C基本上隔離。基本上隔離是指，在某些情況下，位于區(qū)和膜之間以使得隔離區(qū)包含某種類型的介質(zhì)或由某種類型的介質(zhì)構(gòu)成，該介質(zhì)可以是陰離子、陽(yáng)離子或惰性的。
[0047]在某些情況下，第一區(qū)或第二區(qū)可以是不同量的各種離子交換介質(zhì)的混合物。例如，區(qū)315C可包含相鄰于陽(yáng)離子選擇性膜340C的陽(yáng)離子交換介質(zhì)，或由或基本上由該介質(zhì)構(gòu)成，區(qū)315d可包含陰離子交換介質(zhì)，或由或基本上由該介質(zhì)構(gòu)成，其中陰離子交換介質(zhì)的量相對(duì)陽(yáng)離子交換介質(zhì)的量沿著流動(dòng)路徑長(zhǎng)度或長(zhǎng)度方向尺寸增加或下降，使得區(qū)之間的邊界由梯度邊界351確定。在另一實(shí)施方案中,第三介質(zhì)區(qū)(未不)可位于第一和第二區(qū)之間。第三區(qū)可包含惰性介質(zhì)、陽(yáng)離子交換介質(zhì)、陰離子交換介質(zhì)、混合介質(zhì)或其混合物，或由或基本上由上述介質(zhì)構(gòu)成。另外，一個(gè)或多個(gè)篩網(wǎng)可在區(qū)之間或在區(qū)內(nèi)使用以有助于填充該裝置的室，這在操作過程中也可改善流動(dòng)分布和進(jìn)一步抑制水垢形成。通過采用粘結(jié)劑固定每一區(qū)的介質(zhì)也可有利于組裝和填充。例如，第一區(qū)的介質(zhì)可與水溶性粘結(jié)劑如淀粉混合。混合物可隨后被放入室中。第二區(qū)的介質(zhì)的第二混合物可類似制備和設(shè)置在室中。
[0048]區(qū)314B有助于陰離子物質(zhì)，如碳酸氫根離子傳輸離開陰離子選擇性膜340A，區(qū)315C有助于陽(yáng)離子物質(zhì)，如鈣離子傳輸離開陰離子選擇性膜340C。這些隔離區(qū)因此降低在膜表面周圍水垢形成的可能性。
[0049]如圖3所示，消耗室可包括第一介質(zhì)層312A，第二介質(zhì)層312B，和，視需要，第三介質(zhì)層312C。第一層可包含陰離子交換介質(zhì)、陽(yáng)離子交換介質(zhì)或惰性介質(zhì)的混合物。第二層可包含陰離子交換介質(zhì)或惰性介質(zhì)或其混合物或由其組成或基本上由其組成。第三層可包含陰離子交換介質(zhì)、陽(yáng)離子交換介質(zhì)、惰性介質(zhì)或其混合物或由其組成或基本上由其組成。
[0050]本發(fā)明的其它方面包括改變?cè)陔娙ルx子裝置的至少一個(gè)濃縮室中流動(dòng)的物流的pH的體系和技術(shù)。物流的pH可通過產(chǎn)生和向一個(gè)或多個(gè)濃縮物和電極室中加入酸性溶液而被降低，以減少水垢形成的可能性。酸性溶液可通過采用電解組件而產(chǎn)生或制備。進(jìn)一步，水垢抑制或耐受性可通過濃縮物液體的脫氣而實(shí)現(xiàn)?？梢允褂萌魏嗡岙a(chǎn)生組件，如可購(gòu)自加利福尼亞州Sunnyvale的Dionex公司的那些。
[0051]通常，電去離子設(shè)備可處理具有低硬度的液體。這一限制將加料到電去離子設(shè)備的進(jìn)料水限定至Ippm或更低的硬度水平，以碳酸鈣計(jì)。為了處理硬度值大于Ippm的水，必須使用預(yù)處理工藝如雙程RO或RO后軟化劑。附加的預(yù)處理單元操作增加體系復(fù)雜性和成本以及廢物。但本發(fā)明電去離子設(shè)備可可靠地處理具有較高硬度的水，從而消除或降低對(duì)這些預(yù)處理操作的依賴性。
[0052]已知將酸性溶液加入電滲析設(shè)備的濃縮室以減少鈣沉淀；但實(shí)際上不將酸性溶液加入電去離子設(shè)備，因?yàn)闈饪s物室、尤其厚單元室中的物流流速低。另外，通常需要高量的酸。如圖4所示，本發(fā)明的處理體系400可包括電化學(xué)設(shè)備435來(lái)生成被引入設(shè)置成從源411接收所要處理的水的電去離子設(shè)備445的室、通常是濃縮室414的酸溶液。來(lái)自電去離子設(shè)備445的一部分處理產(chǎn)品水可用于促進(jìn)在電化學(xué)設(shè)備435的酸生成室472中產(chǎn)生酸溶液。至少一部分處理水可被傳送至使用點(diǎn)413。來(lái)自例如軟化劑鹽水罐的包含鹽的鹽水溶液的源462可被引入電解組件435以促進(jìn)酸溶液生成。電化學(xué)設(shè)備435可以是電去離子設(shè)備445的一部分。鹽水溶液通常包含氯化鈉。 [0053]在某些情況下，酸性溶液可被引入電去離子設(shè)備445的一個(gè)或多個(gè)消耗和濃縮室412和414以及電極室。優(yōu)選，酸性溶液的加入量使得離開所述室的離去物流溶液的pH介于約2.5至4.3個(gè)單位之間。進(jìn)一步的實(shí)施方案可包括中和來(lái)自電去離子設(shè)備445的一個(gè)或多個(gè)物流。例如由電解組件435的室472生成的堿性溶液可被合并以中和濃縮室414的通常具有低PH的出口物流，然后排放至排放口 463或環(huán)境。
[0054]用于去除二氧化碳的濃縮物物流脫氣可進(jìn)一步降低或消除濃縮室中的沉淀潛在性。脫氣可通過加入脫氣設(shè)備或通過膜工藝或其它方法而實(shí)現(xiàn)。如果在濃縮室中采用酸性溶液，脫氣可以是相關(guān)的，因?yàn)橛锌赡苄纬煽上蚧財(cái)U(kuò)散通過膜和降低產(chǎn)品質(zhì)量的二氧化碳?xì)怏w。另外，物流在室中的流動(dòng)可以是逆流的以有助于氣體去除。
[0055]使用泵和視需要使用罐再循環(huán)濃縮物室可通過本文所述的酸化和脫氣技術(shù)而進(jìn)一步增強(qiáng)水垢抑制作用。
[0056]本發(fā)明的元件、設(shè)置和技術(shù)還提供在電去離子設(shè)備中改進(jìn)的電流分布。如圖5示意說明，通過電去離子裝置500在電極520和522之間的電阻可表征為一系列室電阻573、575和577，它們代表消耗和濃縮室512和514，和表征為膜電阻584、586和588，它們代表陰離子選擇性膜540A和陽(yáng)離子選擇性膜540B。貫穿電去離子裝置500的改進(jìn)的電流分布可通過采用至少一個(gè)其至少部分的有效電阻580大于其它室如濃縮室的有效電阻的濃縮室516而實(shí)現(xiàn)。
[0057]室或其部分的有效電阻可通過在濃縮室內(nèi)混合惰性樹脂珠?；虻蛯?dǎo)電或非導(dǎo)電材料而改變。選擇性地增加有效電阻實(shí)現(xiàn)了通過其它室的更均勻的電流分布。減少貫穿消耗室的電流的變化例如會(huì)提高總體性能。
[0058]在電去離子設(shè)備中，電阻可取決于該設(shè)備中的介質(zhì)的種類以及這些介質(zhì)的活性化學(xué)形式，即，何種離子正移動(dòng)通過介質(zhì)。在層化床室中，電阻通常在不同層間變化，由于樹脂的種類和樹脂的形式不同。通常，強(qiáng)帶電物質(zhì)或離子被激發(fā)，隨后發(fā)生水分裂現(xiàn)象和弱離子推進(jìn)。因此，靠近室的入口的介質(zhì)樹脂會(huì)與加料水中的目標(biāo)物質(zhì)交換，而靠近出口的介質(zhì)大多數(shù)是氫和氫氧化物形式。通常，大多數(shù)強(qiáng)帶電離子必須被去除，如果加料濃度和/或流動(dòng)足夠高或如果電流足夠低，這可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)。
[0059]如果室中的電阻可在室中的層之間或沿著床的長(zhǎng)度而變化，那么電流密度也可因此改變。但通過整個(gè)組件的電阻可能不僅取決于消耗室的電阻。消耗室與膜和可或也可不沿著其長(zhǎng)度發(fā)生電阻改變的濃縮室和電極室電串聯(lián)。如果消耗室的電阻是通過組件的總電阻的一小部分，那么即使這種電阻顯著變化，總電阻會(huì)由其它因素決定和電流分布更均勻。但如果消耗室電阻相比其它電阻高，則電流分布受到消耗室內(nèi)的電阻差異的影響。
[0060]典型電去離子設(shè)備結(jié)合有篩網(wǎng)填充的濃縮和/或電極室。在這些構(gòu)型中，水在這些室中的電阻在大多數(shù)情況下明顯大于樹脂在消耗室中的電阻，因此，電流分布一般不受消耗室的電阻的控制。用樹脂填充濃縮和電極室以及使用較低電阻離子交換膜明顯降低總體組件電阻。但在某些情況下，這可導(dǎo)致不均勻的電流分布，因?yàn)榻M件電阻變?yōu)橛上氖业碾娮铔Q定。
[0061]因此在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，篩網(wǎng)填充的濃縮和電極室可盡量最大程度減少不均勻的電流分布。但在大多數(shù)RO后應(yīng)用中，水具有非常低的導(dǎo)電率，導(dǎo)致高組件電阻。這種高電阻進(jìn)一步產(chǎn)生限制，如果存在電勢(shì)局限的話。相反，本發(fā)明無(wú)需將鹽水注入流入濃縮室的物流中而提供相當(dāng)性能，這樣降低操作成本和工藝復(fù)雜性。
[0062]可以注意到，在一個(gè)或多個(gè)濃縮和/或電極室中混合惰性樹脂作為填料可增加在這些室中的電阻，這樣改善了通過組件的電流分布。如圖5所示，一個(gè)或多個(gè)濃縮室516可包含惰性樹脂以提供從中通過的較高有效電阻580，這決定了其它室和膜的集合電阻。因?yàn)檎純?yōu)勢(shì)的電阻控制總電阻率，通過其它室的有效電流分布變得更均勻。惰性樹脂的量可被改變以增加有效電阻和改變通過該裝置的電流分布。惰性樹脂也可用于一個(gè)或多個(gè)濃縮和電極室中的層以局部增加其 中稀釋電阻被確定為低的某些部分中的電阻。因此，如圖5所示，通過區(qū)512的電流分布可通過在室515中采用較高電阻率層使得室515的層的有效電阻573增加而匹配或使之相當(dāng)于通過裝置的區(qū)511的電流。電阻的量可經(jīng)驗(yàn)上可通過測(cè)量相對(duì)惰性樹脂用量的有效電阻而確定。
[0063]具有低導(dǎo)電率的其它材料，如聚合物篩網(wǎng)或纖維材料，可用于增加沿著與惰性樹脂珠粒的電阻。
[0064]電去離子裝置可被限制至最大90-95%的回收率以防加料水中的有限溶解度物質(zhì)如硬度和硅石形成水垢。如果加料水包含非常低量的這些物質(zhì)，該設(shè)備應(yīng)該能夠在較高回收率下操作。本發(fā)明的某些方面包括電去離子裝置，它具有多個(gè)通過其濃縮室的途徑，從而提供回收率。多程構(gòu)型有助于保持預(yù)定的速度而無(wú)需再循環(huán)泵和回路。但本發(fā)明可優(yōu)選用于具有再循環(huán)回路的場(chǎng)合，其中加料水離子濃度低和需要非常高的回收率以免浪費(fèi)或排出高純度水和/或增加補(bǔ)充體系的操作時(shí)間。在本發(fā)明電去離子裝置的一些實(shí)施方案中，流體流速足以降低產(chǎn)生死體積、通道化和在室內(nèi)局部過熱的可能性。例如，室中的所需流體流速可以是在濃縮室中至少約2加侖/分鐘/平方英尺(162.8升/分鐘/平方米)。其它流體流速可取決于其它因素，包括但不限于沉淀化合物的組分的濃度，流體的溫度，和流體的pH。較低速率可誘導(dǎo)通道化。
[0065]圖6示意說明電去離子裝置600的一部分，包括在電極室630和632之間的消耗室614和濃縮室612。這種排列和構(gòu)型在本發(fā)明的處理裝置和體系中提供一個(gè)消耗室途經(jīng)和相關(guān)的多個(gè)濃縮室途徑。這些構(gòu)型使得可以增加在濃縮室中的流體流速，優(yōu)選最高提高至單程設(shè)備的流速的5倍。如圖6所示，源615的水被順序引入濃縮室612和導(dǎo)向下游濃縮室612B并隨后至室612C和至排放口或至下游單元操作625。
[0066]所要處理的水被引入消耗室614和導(dǎo)向使用點(diǎn)而無(wú)需跟隨或追蹤通過室612、612A和612B的水的流動(dòng)。但本發(fā)明不限制相對(duì)于消耗室體積數(shù)的相關(guān)濃縮室體積數(shù)，濃縮室與消耗室的任何比率可用于提供通過室的所需高流體流速。
[0067]混合層或室中的不同的尺寸陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂珠?？捎糜谶M(jìn)一步降低較大珠粒抗衡離子的傳輸速率和有助于傳輸較小珠?？购怆x子。
[0068]離子傳輸通常通過離子交換樹脂而出現(xiàn)。成功的傳輸可因此取決于珠粒和膜之間的類似物質(zhì)的全部路徑。陽(yáng)離子物質(zhì)通常擴(kuò)散到陽(yáng)離子樹脂珠粒上和往往跟隨陽(yáng)離子介質(zhì)的路徑移向陰極，直至它到達(dá)陽(yáng)離子選擇性膜和通入濃縮室。如果路徑中斷，陽(yáng)離子物質(zhì)必須從最后的珠粒擴(kuò)散出和進(jìn)入本體溶液，因此降低了以后在床中將它拾起的機(jī)會(huì)和增加它在產(chǎn)品水中出現(xiàn)(end up)的機(jī)會(huì)。該路徑可因?yàn)樘畛洳缓檬沟弥榱２痪哂辛己玫慕佑|而中斷，或它可因?yàn)橹榱喾措姾啥袛唷?br> [0069]使用相對(duì)較薄單元或緊密填充樹脂可增加保持所需路徑的可能性。采用具有類似和相對(duì)均勻尺寸的陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂也增加保持所需路徑的可能性。但使用不同尺寸的陽(yáng)離子和陰離子交換樹脂可阻斷轉(zhuǎn)移。
[0070]在某些情況下，可有利地抑制陽(yáng)離子或陰離子的傳輸。通過選擇性地降低混合床中的一種類型樹脂的尺寸，較小珠粒抗衡離子的轉(zhuǎn)移由于更完全的路徑而被增強(qiáng)，而較大珠?？购怆x子的轉(zhuǎn)移由于 不太完全的路徑而被延遲，因?yàn)殡S著較小珠粒的尺寸接近較大珠粒的尺寸的某一分?jǐn)?shù)，較小樹脂珠粒往往填充在較大珠粒周圍，這分離和中斷從一個(gè)大珠粒至下一個(gè)的路徑。該現(xiàn)象也可取決于大和小離子交換樹脂珠粒的相對(duì)比率。例如，50體積％小珠粒的混合物對(duì)離子傳輸?shù)挠绊懨黠@不同于25體積％或75體積％小珠粒的混合物。
[0071]一旦介質(zhì)的尺寸和混合比率被合適地選擇以減慢目標(biāo)或所選類型離子的傳輸和增加不同種類的傳輸，氫或羥基離子必須被轉(zhuǎn)移以保持電中性。例如，如果基本上由陽(yáng)離子樹脂組成的床用于如圖7A所示的消耗室，陽(yáng)離子物質(zhì)會(huì)遷移通過陽(yáng)離子交換樹脂珠粒731和陽(yáng)離子膜740C進(jìn)入相鄰濃縮室。水會(huì)在陰離子選擇性膜740A的位766處分裂，產(chǎn)生氫離子以替代消耗室中的遷移陽(yáng)離子和產(chǎn)生羥基離子以遷移到相鄰的濃縮室中和來(lái)自另一消耗室(未示)的陽(yáng)離子物質(zhì)遷移。該現(xiàn)象依賴于在陰離子膜的表面上分裂水的能力，此處有較小的陰離子膜和陽(yáng)離子珠粒之間的接觸面積。采用較小陽(yáng)離子交換樹脂珠粒733與較大陰離子交換樹脂珠粒734，如圖7B所示，降低了陰離子物質(zhì)的傳輸速率。另外，不同樹脂珠粒尺寸的使用在陽(yáng)離子交換樹脂733和陰離子交換樹脂珠粒734之間的切線上提供附加的水分裂位766，這又通過降低通過組件的電阻而提高性能。
[0072]例如，本發(fā)明電去離子裝置可包括含陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂的混合物的室，所述陽(yáng)離子交換樹脂的平均直徑為陰離子交換樹脂的平均直徑的至少1.3倍。或者或另外，電去離子裝置可包括含陰離子交換樹脂和陽(yáng)離子交換樹脂的混合物的室，所述陽(yáng)離子交換樹脂的平均直徑為陰離子交換樹脂的平均直徑的至少1.3倍。
[0073]實(shí)施例[0074]本發(fā)明這些和其它實(shí)施方案的功能和優(yōu)點(diǎn)可根據(jù)以下實(shí)施例進(jìn)一步理解，這些實(shí)施例說明本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)體系和技術(shù)的益處和/或優(yōu)點(diǎn)但不例舉本發(fā)明的全部范圍。
[0075]實(shí)施例1
[0076]此實(shí)施例描述溫度對(duì)Langelier飽和指數(shù)(LSI)的影響。
[0077]本領(lǐng)域已知計(jì)算LSI值用于測(cè)定水垢形成的潛在性。LSI是pH，總?cè)芙夤腆w(TDS)，溫度，總硬度(TH)，和堿度的函數(shù)。對(duì)于電去離子裝置的濃縮室物流的這些參數(shù)使用以下評(píng)估，相對(duì)LSI值的物流溫度可被確定和代表性關(guān)系在圖8中給出，基于具有pH9.5個(gè)單位，TDS30ppm, TH15ppm,以 CaCO3 計(jì)，和堿度約 25ppm,以 CaCO3 計(jì)的物流。
[0078]如果物流的LSI值是正的，往往發(fā)生結(jié)垢。為了抑制結(jié)垢，物流的LSI值被降至優(yōu)選為負(fù)值。圖8顯示，隨著溫度下降，LSI值在12.5°C左右降至低于零。因此，對(duì)于上述的條件，將進(jìn)入電去離子設(shè)備的濃縮室的物流冷卻至低于12.5°C應(yīng)該會(huì)降低或防止形成水垢的可能性。
[0079]冷卻可通過在電去離子裝置的上游熱偶聯(lián)熱交換器或冷卻器而進(jìn)行?？梢允褂糜兄趶倪M(jìn)入該裝置的一個(gè)或多個(gè)物流中去除熱能的其它元件和子體系。例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器和控制器可用于確定溫度控制回路和促使將物流溫度保持至目標(biāo)溫度或甚至將有效LSI值降至所需或目標(biāo)量。
[0080]目標(biāo)溫度可通過確定將要被引入電去離子設(shè)備濃縮室的物流的溫度而經(jīng)驗(yàn)地確定，或至少部分地基于計(jì)算出的LSI值而計(jì)算。例如，經(jīng)驗(yàn)確立的目標(biāo)溫度可以是在有或沒有其它邊界的情況下歷史上沒有觀察到結(jié)垢的溫度以確保結(jié)垢被進(jìn)一步抑制。LSI基目標(biāo)溫度可基于衍生的LS1-溫度關(guān)系而確定，隨后計(jì)算與LSI值的設(shè)定下降相關(guān)的目標(biāo)溫度。
[0081]實(shí)施例2·[0082]在該實(shí)施例中，研究樹脂珠粒尺寸對(duì)按照本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的電去離子裝置的性能的影響。
[0083]在一個(gè)試驗(yàn)中，電去離子組件通過在消耗室中使用平均珠粒直徑575 μ m的陰離子樹脂和平均珠粒直徑350 μ m的陽(yáng)離子樹脂的等份混合物而構(gòu)建。這些樹脂都具有根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的均勻顆粒尺寸。
[0084]組件被加入事先用反滲透處理和包含約0.5ppm Mg和1.5ppm Ca (都以CaCO3計(jì))且pH約6.1的水。組件在幾乎100%電流效率下操作，產(chǎn)品質(zhì)量是約l-2MQ-cm，沒有幾乎零的硅石去除。
[0085]產(chǎn)品水硬度水平低于通過Hach分光光度計(jì)(< IOppb)測(cè)定的檢測(cè)值且pH被降至約5.7。這表明，該組件正優(yōu)先去除陽(yáng)離子而非陰離子。
[0086]實(shí)施例3
[0087]在該實(shí)施例中，研究按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)方面在其室中具有不同珠粒尺寸的幾層的電去離子裝置對(duì)性能的影響。
[0088]組件通過在消耗室中使用三層離子交換樹脂而構(gòu)建。第一和最后層由具有均勻顆粒直徑約600 μ m的陽(yáng)離子和陰離子樹脂的均勻混合物組成。中間層由具有顆粒直徑150-300 μ m的陽(yáng)離子交換和陰離子交換樹脂的均勻混合物組成。組件隔片具有在流分配器中的狹槽，用于將樹脂固定就位，其寬度為254 μ m。組件在沒有改變壓降的情況下操作幾個(gè)月，表明中間層中一些小于隔片孔的樹脂沒有通過樹脂底層和離開組件。[0089]另外，較小樹脂的中間層的加入提高了相當(dāng)電去離子設(shè)備，對(duì)照組件，的性能。該組件與另一電去離子組件平行操作，后一組件的室包含顆粒直徑約600 μ m的陽(yáng)離子交換和陰離子交換樹脂的均勻混合物。使用事先用反滲透處理的具有導(dǎo)電率約30μ S/cm和包含3.75ppm CO2的加料水，包含較小離子交換樹脂的層的組件生成電阻率16.4MQ-cm的水，而沒有較小離子交換樹脂的層的另一典型組件則生成電阻率13.5MQ-cm的水。另外，包含較小交換樹脂的層的組件顯示出96.6%的硅石去除，而對(duì)照組件是93.2%。
[0090]實(shí)施例4
[0091]在該實(shí)施例中，研究帶有通過其濃縮室的幾個(gè)或多個(gè)行程的電去離子裝置對(duì)性能的影響。
[0092]電去離子組件由四個(gè)消耗室，三個(gè)濃縮室，和兩個(gè)電極室組裝。
[0093]所有的消耗室被相互平行地加料以所要處理的水。
[0094]濃縮室和電極室被串聯(lián)加料使得被引入濃縮室的物流首先進(jìn)入陰極室，隨后順序流動(dòng)通過濃縮室和最后通過陽(yáng)極室。這不同于常規(guī)構(gòu)型，其中水流通常被加料到電極室，同時(shí)水流進(jìn)入濃縮室。組件因此具有五個(gè)有效濃縮室途徑。
[0095]該組件的數(shù)據(jù)(標(biāo)為"系列濃縮物")以及使用平行流動(dòng)操作的標(biāo)準(zhǔn)組件的性能數(shù)據(jù)(標(biāo)為"平行濃縮物")在下表1中列出。數(shù)據(jù)表明，通過順序設(shè)置物流以流過濃縮和電極室，流體流速類似于在明顯較低的不合格流速下的操作時(shí)。因此可在濃縮物中保持最低速度同時(shí)得到非常高的回收率。
[0096]表1具有單程濃縮物的組件與具有五個(gè)行程的組件的比較。
[0097]
【權(quán)利要求】
1.具有至少一個(gè)消耗室和至少一個(gè)濃縮室的電去離子裝置，其特征在于，至少一個(gè)濃縮室包含由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的第一濃縮層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的第二濃縮層，其中所述第二濃縮層位于第一濃縮層下游，其特征還在于，至少一個(gè)消耗室包含由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的第一消耗層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的第二消耗層，其中所述第二消耗層位于第一消耗層下游，且其中所述由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的層在相鄰的室中不完全取齊。
2.在具有消耗室和濃縮室的電去離子裝置中處理水的方法，包括:將所要處理的水引入電去離子裝置的消耗室中，所述消耗室包含由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的第一消耗層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的第二消耗層，其中所述第二消耗層位于第一消耗層下游，且其中所述由陰離子交換介質(zhì)構(gòu)成的層和含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物的層在相鄰的室中不完全取齊；促進(jìn)非所需物質(zhì)從消耗室傳輸?shù)诫娙ルx子裝置的濃縮室中，所述濃縮室包含第一層陰離子交換介質(zhì)和位于所述第一層下游的第二層介質(zhì)，所述第二層包含陰離子交換介質(zhì)和陽(yáng)離子交換介質(zhì)的混合物。
3.處理水的方法，包括:將所要處理的水引入電去離子裝置的消耗室中，所述消耗室具有至少一層離子交換介質(zhì)；和促進(jìn)被引入消耗室中的水的至少一部分陰離子物質(zhì)從第一層離子交換介質(zhì)傳輸?shù)降谝粷饪s室中，以生成具有第一中間質(zhì)量的水，所述第一濃縮室至少部分由陰離子選擇性膜和陽(yáng)離子選擇性膜確定，所述第一濃縮室具有第一層陰離子交換材料和第二層，其至少部分包含通過含陰離子交換介質(zhì)的第二區(qū)基本上與陰離子選擇性膜隔開的含陽(yáng)離子交換介質(zhì)的第一區(qū)。
【文檔編號(hào)】C02F1/469GK103739044SQ201410053593
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日:2006年6月22日
【發(fā)明者】J.D.吉福德, J.W.阿巴, E.弗里迪納, A.D.賈, 梁荔鄉(xiāng), 王璐 申請(qǐng)人:西門子工業(yè)公司