[發明專利]脫鹽系統和方法

有效

• 申請號: 201210063881.2
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN103304003A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張呈乾;熊日華;楊海
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;C02F1/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種用于水回收(Water?Recovery)的脫鹽(Desalination)系統和方法，尤其涉及一種利用離子交換膜(Ion?Exchange?Membranes)來移除流體中的二氧化硅(Silica)以進行水回收的脫鹽系統和方法。

背景技術

在工業領域中，大量的廢水，如含鹽的水溶液被生產出來。通常，這樣的廢水并不適合直接在家庭或工業中使用。鑒于可使用的水資源的有限性，從流體，如廢水、苦咸水、海水或其他含鹽溶液中回收合格的可使用的水就顯得尤為重要。

二氧化硅是自然水體中含有的一種常見物質。由于在通常條件下，其在水中的溶解度較低，因而許多工業過程用水，例如鍋爐進水、循環冷卻塔補水等都對水中含有的二氧化硅含量的上限有一定要求，以避免在用水裝置中造成結垢等不利影響。因此，在許多情況下需要對水中的二氧化硅進行一定程度的移除，以滿足特定的用途要求。

已經有多種嘗試來從含有二氧化硅的廢水或其他水源中移除二氧化硅。比如，含有二氧化硅的流體被輸入進脫鹽裝置，如在較高的pH值條件下操作的反滲透(Reverse?Osmosis)膜裝置來進行二氧化硅的移除。其間，由于流體具有較高的pH值可促進其內含有的二氧化硅離子化，因此，該流體的pH值被提高來促使二氧化硅的移除。然而，在現有應用中，此種二氧化硅的移除方式需要復雜而嚴格的預處理程序且效率較低，導致成本增加，因而在一些情況下喪失經濟性。此外，有時也會由于預處理系統不可預見的波動導致流體中含有的難溶或部分可溶鹽，如氫氧化鎂或碳酸鈣等在脫鹽裝置中結垢或沉積。這對于二氧化硅的移除及脫鹽裝置本身來說都是不利的。

所以，需要提供一種新的進行二氧化硅移除的脫鹽系統和方法。

發明內容

本發明的一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括可接收第一輸入流體來移除該流體內二氧化硅的二氧化硅移除單元。該二氧化硅移除單元包括第一和第二電極、復數片離子交換膜及復數個隔網裝置。該復數片離子交換膜設置在所述第一和第二電極間并包括一對陽離子交換膜及一對設置在所述陽離子交換膜間的陰離子交換膜，從而在所述陰離子交換膜間定義有第一通道及在陰離子交換膜與相應的鄰近的陽離子交換膜間分別定義有第二通道和第三通道。該復數個隔網裝置設置在相鄰的每兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。

本發明另一個實施例提供了一種脫鹽系統。該脫鹽系統包括可接收第一輸入流體來移除該流體內二氧化硅的二氧化硅移除裝置。該二氧化硅移除裝置包括第一和第二電極、復數片離子交換膜及復數個隔網裝置。該復數片離子交換膜設置在所述第一和第二電極間并包括至少三片陽離子交換膜及至少兩對陰離子交換膜，每一對陰離子交換膜設置在兩個相鄰的陽離子交換膜間，從而所述每一對陰離子交換膜間定義有第一通道及在每一對陰離子交換膜中的每片陰離子交換膜與相應的鄰近的陽離子交換膜間分別定義有第二通道和第三通道。該復數個隔網裝設置在相鄰的每兩片離子交換膜之間及第一和第二電極與各自相鄰的離子交換膜之間。

本發明的實施例進一步提供了一種用于從流體中移除二氧化硅的方法。該方法包括輸入第一輸入流體到定義于設置在二氧化硅移除裝置中的第一和第二電極間的至少一對陰離子交換膜間的第一通道中進行二氧化硅移除并產生第一輸出流體；輸入第二輸入流體到定義在所述至少一對陰離子交換膜中的陰離子交換膜與鄰近的設置在該至少一對陰離子交換膜與所述第一電極間的陽離子交換膜間的第二通道中以把從所述第一輸入流體中移除的二氧化硅帶出所述二氧化硅移除裝置并產生第二輸出流體；及輸入第三輸入流體到定義在所述至少一對陰離子交換膜中的陰離子交換膜與鄰近的設置在該至少一對陰離子交換膜與所述第二電極間的陽離子交換膜間的第三通道中以促使二氧化硅從第一通道向鄰近的第二通道中遷移并產生第三輸出流體。

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為本發明脫鹽系統的一個實施例的示意圖；

圖2為本發明脫鹽系統的脫鹽裝置的一個實施例的示意圖；

圖3為本發明脫鹽系統的脫鹽裝置的另一個實施例的示意圖；

圖4為本發明脫鹽系統的另一個實施例的示意圖；及

圖5為圖3中所示的本發明脫鹽裝置的二氧化硅移除率的一個實施例的實驗圖表。

具體實施方式