[發明專利]帶有過濾組件的EDI濃縮物循環回路

無效

• 申請號: 200580045566.5
• 申請日: 2005-10-27
• 公開（公告）號: CN101094813A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: W·E·哈斯;A·P·奎恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣流動水公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志;韋欣華

技術領域

本發明涉及水凈化系統。更具體地，提供了一種水凈化系統，其中濃縮物流出物流被過濾以除去諸如生物污物的雜質，得到用于電去電離(electrodeionization)作用單元的濃縮室的過濾的濃縮物流出物流。

背景技術

許多工業應用需要具有很小的離子和別的雜質濃度的高純化水。例如，在生產電子微芯片時必須使用高純化水，礦物雜質能導致缺陷。高純化水用于發電工業以最小化管道內部水垢的形成，這樣確保了內部良好的熱轉移以及通過熱交換系統的自由水流。高純化水的使用減少了熱交換系統的水管中水垢和沉積物的形成，這樣延長了必要的維護程序之間的時間間隔。熱交換系統的必要的維護程序之間的時間間隔應當盡可能的長。延長必要的維護程序之間的時間間隔在核電系統中特別重要，它需要復雜和昂貴的關閉和啟動程序以及遵守輻射安全協議。

存在幾種關于水凈化的技術方法，包括離子交換樹脂的使用。然而，周期性再生離子交換樹脂的需要要求泵、管、閥的復雜結構以及相應大的投資成本和維護費用的控制以及使用必須作為化學廢物處理的再生化學品。

對于水凈化一種可選的方法是電滲析。電滲析單元可以包括帶正電的陽極、帶負電的陰極以及插入陽極和陰極之間的交替的濃縮室和稀釋室。眾所周知電極之間建立的電場使得帶負電的陰離子向陽極擴散以及帶正電的陽離子向陰極擴散。濃縮室和稀釋室被室分離膜分開。室分離膜可以包括，例如，陰離子交換膜或陽離子交換膜。陰離子交換膜在靠近陽極的那邊界定了稀釋室，允許陰離子通過而阻止陽離子的通過。陽離子交換膜在靠近陰極的那邊界定了稀釋室，允許陽離子通過而阻止陰離子的通過。使得直流電在陽極和陰極間流動以從稀釋室移走離子并在濃縮室濃縮離子。可以持續向稀釋室供應水的稀釋進料物流，并且濃縮進料物流可以持續供應給濃縮室。相對于稀釋進料物流，流出稀釋室的產物物流被凈化，包含比稀釋進料物流更低濃度的離子；產物物流可以被進一步凈化或提供給工業過程使用。流出濃縮室的濃縮物流出物流包含比濃縮進料物流更高濃度的離子，它可以被循環使用或排放到廢物單元中。電滲析單元不需要使用再生化學品。電滲析單元由Ionics，Incorporated?ofWatertown，Massachusetts生產。

通過水凈化系統可以消耗能量，例如，在增加水供應物流的壓力以驅使其滲透通過過濾出雜質的膜的過程中，或者在對電極施加直流電以驅使離子進入電滲析單元中的濃縮室的過程中。在電滲析單元中，眾所周知稀釋室、濃縮室或這二者兩端的大電阻即小電導可以導致供應的大部分電能耗散為熱而沒有驅使很多離子的移動。通過例如循環濃縮物流出物流到濃縮室入口或對濃縮進料物流添加鹽來確保濃縮室中離子的大濃度從而增加濃縮室兩端的電導，這樣可以降低制備單位體積凈化水所需的電能。

稀釋室兩端的小電導的問題用電去電離作用單元解決。電去電離作用單元的基本設計與電滲析單元類似。然而，電去電離作用單元的稀釋室包含能增加稀釋室兩端的電導的離子交換珠。離子交換珠具有帶正電和帶負電的部位；即使當稀釋進料物流的電導很低時，這些部位也促進了通過稀釋室的離子的有效遷移。

電去電離作用單元可能需要周期維護來清潔已經變臟和離子通過已經受阻的室分離膜。這種清潔可能需要關閉水凈化系統數小時或數天。除了與清潔操作相關的成本外，關閉時間可以，例如，導致依賴于凈化水的生產過程的中斷，需要投資于用于凈化水的大存儲容量或需要投資于輔助水凈化系統。清潔使室分離膜退化，可能導致需要頻繁替換昂貴的膜。雜質如由多價離子如Ca²⁺和Mg²⁺和反離子形成的水垢的沉積可以使室分離膜變臟。其它雜質如生物污物的沉積可以污染室分離膜。