[發明專利]電滲析裝置和方法

無效

• 申請號: 200710301563.4
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101468836A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 杜宇;蔡巍;魏昶;熊日華;劉云峰;楊潮;袁曉明;王勝先;夏激揚;毛賽君;曹春
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明有關水處理裝置和方法，尤其是一種電滲析裝置和方法。

背景技術

電滲析裝置和方法可以用于脫鹽和水淡化。通常電滲析裝置可以包括一對電極和位于該對電極之間的若干個離子交換膜，所述離子交換膜通常包括陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種類型。陽離子交換膜是指分子量較小的陽離子易于通過，而陰離子或分子量較大的陽離子難以通過的膜；陰離子交換膜則是指分子量較小的陰離子易于通過，而陽離子或分子量較大的陰離子難以通過的膜。所述陽離子交換膜和陰離子交換膜間隔設置在電極對之間，并在每兩個相鄰的膜之間形成隔室。當在所述電極對上形成電壓并使其中一個作為正極，另一個作為負極時，在電場的作用下，分子量較小的陽離子穿過陽離子交換膜向著負極移動，但是其被陰離子交換膜阻擋而無法進一步移動；同時，分子量較小的陰離子穿過陰離子交換膜向正極移動，并被陽離子交換膜阻擋而無法進一步移動。從而，在陰離子交換膜靠近陽極的一側的隔室成為離子數量多的濃室；而在陰離子交換膜靠近陰極的一側的隔室成為離子數量少的淡室。電滲析方法通過這種方法將輸入的入水流分離成淡水(淡室流出的水)和濃水(濃室里流出的水)。

電滲析的效率與所施加在電極上的電流或電壓的大小有關。電流密度是指膜上單位有效面積的電流大小，通常情況下，提高電流密度會相應提高電滲析的效率。但是另一方面，在電滲析的過程中會出現極化現象，而使得電流密度不能無限升高。極化是指在電場作用下，由于離子的移動，導致膜附近局部離子濃度變化的現象。由于極化現象導致的離子濃度減小會導致該處電阻升高，當某些局部出現離子濃度接近零的現象時的電流稱為極限電流。實際電滲析過程中，當電流達到極限電流后，水會分解成氫離子和氫氧根離子，該水解過程會消耗部分電能而降低系統效率。同時，水解后的溶液pH值變化，會在膜表面產生結垢現象。

反向電滲析是一種自動定期反轉電極極性，以減緩或消除極化及結垢的技術。但是在反向電滲析過程中，兩電極的極性反轉后，相應的濃室變為淡室，而原淡室變為濃室，需要相應及時切換出水路。

發明內容

本發明提供一種電滲析裝置，該電滲析裝置包括第一電極、與第一電極相隔一定距離的第二電極、以及控制器。控制器控制從一個電源傳送到所述第一、第二電極上的電流，該電源在控制器的控制下在每一個周期內可以從一第一模式切換到一第二模式，而在所述第二模式下的電流極性與第一模式下的電流極性相反，所述電流的頻率約為100赫茲到10千赫茲。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：

圖1是電滲析裝置的示意圖；

圖2所示為圖1電滲析裝置的一個陰離子交換膜在濃室附近極化現象示意圖；

圖3所示為圖1中電滲析裝置的電壓/電流關系曲線圖；

圖4所示為本發明施加在電滲析裝置的兩個電極上的脈沖電流信號的一個實施方式；

圖5所示為利用有限元分析軟件模擬圖2中濃室內在一定的正向電流作用下，經三段不同時間后的濃度分布曲線；

圖6為所示為利用有限元分析軟件模擬在一定反向電流作用下，經三段不同時間后濃室內的濃度分布曲線；

圖7為所示為本發明施加在電滲析裝置的兩個電極上的脈沖電流信號的另一個實施方式。

具體實施方式

說明書和權利要求中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于該具體數量，還包括與該數量接近的可接受的修正的部分，而不會導致相關基本功能的改變。相應的，用“大約”等修飾一個數值，意為本發明不限于該精確數值。在某些例子中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。

作為本發明的一種實施方式，一種電滲析裝置包括第一電極、與第一電極相隔一定間距的第二電極以及一個控制器。該控制器控制從一個電源傳送到所述第一、第二電極上的電流。該電源在控制器的控制下在每一個周期內可以從一第一模式切換到一第二模式，而在所述第二模式下的電流極性與第一模式下的電流極性相反。所述電流有若干個周期，該若干個周期有一定持續時間和頻率。

電滲析裝置包括至少一個淡室，作為本發明的一種實施方式，所述控制器進一步控制一個閥的開、關，從而使流經膜表面的水流有動態的變化。

電滲析裝置包括與流進其中的入水流相接觸的離子交換膜，所述離子交換膜靠近至少一個電極。作為本發明的一種實施方式，可以在第一、第二電極之間設置兩個或兩個以上的離子交換膜，包括陽離子交換膜和陰離子交換膜。