[發明專利]包括離子交換隔離物的電去離子裝置的組裝方法

有效

• 申請號: 201280028356.5
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN103764262A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: S·D·瓊斯;J·杜利;D·J·莫爾;G·L·波普;M·A·斯波爾丁
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: B01D61/48
• 分類號: B01D61/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

技術領域

本發明涉及電去離子裝置、及其組成部件和用于組裝電去離子裝置的方法。

發明背景

電去離子(EDI)是一種眾所周知的用于采用電位驅動離子穿過離子選擇膜而去除液體中的可電離物質的過程。圖1圖示了在10處的典型板框構造的EDI裝置的理想視圖，該EDI裝置包括交替設置的半滲透性帶正電荷的陰離子交換膜“AEM”(12)和帶負電荷的陽離子交換膜“CEM”(14)，這兩種薄膜位于相對的陽極(16)和陰極(18)之間并由在兩種膜之間限定出流體通道的室隔開。多孔隔離物(spacer)通常位于室中以保持間隔并促進液體從其間流過。在運行期間，當液體進料流過(由向上的箭頭表示)室時在該裝置上施加橫向直流電場，使得進料液體中的離子被拉向其相應的對電極。具體地，流過以面對帶正電荷的陽極(16)的AEM(12)和面對帶負電荷的陰極(18)的CEM(14)為界限的“稀釋”室(20、20′、20)的液體中的離子被貧化。流過以面對陰極的AEM(12)和面對陽極(16)的CEM(14)為界限的“濃縮”室(22、22′、22、22′″)的液體有效捕獲從相鄰稀釋室引出的離子。從濃縮室離開裝置(10)的液體稱為“濃縮液”或“透余物(reject)”并且具有相對較高濃度的離子物質，而離開稀釋室的液體稱為“稀釋液”或“滲透液”并且具有相對較低濃度的離子物質。一個或多個室中可充填離子交換介質(24)以促進離子傳輸。適用的離子交換介質的示例包括呈顆粒形式(例如，粒狀、纖維或珠狀)的多孔或凝膠狀離子交換樹脂。室可包含單一類型的離子交換樹脂或包含陽離子(26)和陰離子(28)交換樹脂的混合物，陽離子和陰離子交換樹脂以多種布置方式提供，例如，如US2007/0051684中描述的隨機設置或帶狀布置。

已使用多種技術用離子交換樹脂來填充EDI裝置的室。例如，USP5066375、USP5120416、USP5203976、USP7094325和USP2004/073535中描述了將漿狀離子交換樹脂引入預形成室中。在可替代的方法中，離子交換樹脂可粘附在隔片上或保持在隔離物狀的隔離物套中，該隔離物套在形成室時置于薄膜之間。隔離物通常包括非編織網或編織網、網格或網屏材料，如USP7591933和USP6881336中所述。USP3271292描述了一種類似的使用隔片的方法，所述隔片包括結合在樹脂基質中的離子交換纖維。還在另一實施方式中，隔離物狀的隔離物支撐架支撐稀釋室中的離子交換樹脂，如USP7097753所述。

這些已知的用于將離子交換樹脂引入EDI裝置中的技術具有幾個缺點。涉及引入漿狀混合物的技術是費時的且需要使用特定裝備。而且，離子交換堆積密度在不同的室中不相同。此外，難以實現不同離子交換樹脂的多層或帶狀布置。盡管使用包含離子交換樹脂的預形成隔離物或隔離物套解決了這些缺陷中的許多缺陷，但是這些技術需要引入額外的隔離物材料，其通過作為局部絕緣體會增加體積并制約離子傳輸。

發明概述

本發明包括電去離子裝置、離子交換隔離物和用于組裝電去離子裝置的方法，所述方法包括提供以順序布置的陽極、膜電池組件和陰極，其中，所述膜電池組件包括至少一種如下的順序布置：陽離子交換膜、濃縮室、陰離子交換膜、稀釋室、陽離子交換膜、濃縮室和陰離子交換膜。本發明包括在所述膜電池組件的至少一個室中提供離子交換隔離物的步驟，所述離子交換隔離物包括離子交換樹脂和可溶性粘合劑。描述了許多不同實施方式。

附圖說明

參照詳細說明和附圖可更好地理解本發明和多種實施方式。提供附圖是為了便于說明，附圖不一定是按比例繪制而成。在這些部分中，相同的附圖標記表示相同的元件。

圖1是板框構造的EDI裝置的理想正視圖。

圖2(a)是包括離子交換樹脂的理想離子交換隔離物的一個實施方式的透視圖，該離子交換樹脂以隨機模式設置在可溶性粘合劑中。

圖2(b)是包括離子交換樹脂的離子交換隔離物的另一實施例方式的透視圖，該離子交換樹脂以帶狀模式設置在可溶性粘合劑中。

圖2(c)是圖2(a)所示離子交換隔離物的正視圖。

圖3是螺旋纏繞構造的EDI裝置的部分剖面透視圖。

圖4是部分制得的離子交換隔離物的理想化實施方式的透視圖。

發明詳述