专利名称：防止电去离子作用装置中结垢的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种方法及其装置，其用于水处理用电去离子系统或 反渗透/电去离子联合系统中抑制水垢形成，更特别地，用于控制电去 离子系统中流动条件以抑制水垢形成金属阳离子沉淀和浓縮室一侧相 关阴离子交换膜上的结垢。
背景技术：
许多工业都对液体纯化产生极大的兴趣。特别是，纯水可用于许 多工业，诸如，半导体芯片制造业、发电厂、石化工业以及其它用途等。
现已采用离子交换树脂、反渗透过滤以及电渗析工艺来降低液体 中离子浓度。
近年来，已越来越多地采用电去离子设备来降低液体中的离子浓 度。术语"电去离子" 一般指用于液体纯化的设备和工艺，其组合了 离子交换树脂、离子交换膜以及电力来纯化液体。电去离子组件包括 交替排列的阳离子渗透膜和阴离子渗透膜，以及由二者围成的室。在 交替排列的室中，装设有离子交换树脂珠。这些室即为稀释室。不含 离子交换树脂的室即为浓縮室。施加电流后离子将通过离子交换树脂 珠和离子渗透膜从稀释室迁移进入浓縮室。流过浓縮室的液体被丢弃 或部分循环，并且流过稀释室的纯化液体经回收作为去矿化液体产品。
由于降低了膜效率并污染电极表面，电去离子装置的结垢特别令 人关注。已发现结垢发生于电去离子装置的局部区域，特别是那些高 pH值区。此类区域包括浓縮室一侧阴离子交换膜表面，由于在稀释室 中再生水分解工艺产生的羟基离子流。由于根据阴极反应产生的氢气 和副产物羟基离子，在阴极表面也存在局部高pH值区，阴极反应为
2e-+2H20=H2(gas)+20H-
这些局部高pH值区对电去离子装置的工作性能不利。 一般地，在
多价金属阳离子存在的情况下，将形成水垢，所述金属阳离子诸如Ca2+， Mg^S,，B^+，FeS+,A产及其类似物，其在高pH值条件下，在相应阴 离子存在时沉淀为氢氧化物、氧化物、硫酸盐以及磷酸盐，在碳酸盐、 重碳酸盐或二氧化碳存在时为碳酸盐，混合氧化物诸如尖晶石，混合 碳酸盐，以及当氟离子存在时为氟化物。由于此类化合物的溶解性较 低以及局部高pH值区，即使此类金属阳离子和相反阴离子在浓缩流中 的痕量存在也足以产生不希望的沉淀。
现有技术主要是通过加入水软化剂从给入浓縮室的给料流中除去 多价阳离子。这需要向系统中加入化学品，其实际上损害了相关排出 流的质量，引发了环保问题。
序列号为No.97118847.9的欧洲专利申请公开了另一种现有技术， 其披露了向浓縮室给料流注入酸，以中和尤其是产生于浓縮室一侧相 应阴离子交换膜的碱性环境。为了实现该方法，需要加入大量的酸， 有时配备附属设备。该技术使此方法成本升高。
发明内容
广而言之，本发明提供一种在用于水去离子的电去离子作用装置 中抑制水垢形成的方法，所述装置的一侧设有阳极室，在装置的相对 一侧设有阴极室，还在所述阳极室和阴极室之间交替设有多个稀释室 和浓縮室，所述方法包括须去离子的给料水通过稀释室以制备纯化水
流；用于接受来自给料水的离子的水或含水溶液以与所述给料水相反 的方向通过至少一个所述浓縮室；水或含水溶液通过阳极室以及阴极 室；在所述阳极和所述阴极之间施加电压，从而给料水中的离子将迁 移至浓缩室的水或含水溶液中。在导入浓缩室之前，所述水或含水溶 液可通过适宜的工作装置处理，诸如反渗透或水软化来除去水垢形成 金属阳离子。另一方面，在电去离子装置稀释室排出的纯化水分流可 向浓縮室供水。可向给入浓縮室的水或含水溶液注入盐，以增加浓縮 室导电性。
另一方面，本发明提供一种用于水去离子的电去离子作用装置， 所述装置的一侧设有阳极室，在相对一侧设有阴极室，还在所述阳极 室和阴极室之间交替设有多个稀释室和浓縮室，每一个所述的稀释室 和浓縮室由阴离子交换膜和阳离子交换膜围成，每一个所述浓縮室进 一步包括用于将所述浓縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或离子 传导膜，所述第一室由阴离子交换膜和所述多孔隔膜或离子传导膜围 成，以及所述第二室由所述阳离子交换膜和所述多孔隔膜或离子传导 膜围成，其中，在所述第一室中的液体避免与所述第二室中的液体相 混，并且其中离子在所施加电流的影响下可通过所述多孔隔膜或离子 传导膜在所述第一室及第二室之间迁移。
进一步地，本发明提供一种在用于水去离子的电去离子作用装置 中抑制水垢形成的方法，所述装置的一侧设有阳极室，在装置的相对 一侧设有阴极室，还在所述阳极室和阴极室之间交替设有多个稀释室 和浓縮室，每一个所述的稀释室和浓縮室由阴离子交换膜和阳离子交 换膜围成，至少一个所述浓縮室进一步包括用于将所述浓縮室分隔成 第一室和第二室的多孔隔膜或离子传导膜，所述第一室由阴离子交换 膜和所述多孔隔膜或离子传导膜围成，以及所述第二室由所述阳离子 交换膜和所述多孔隔膜或离子传导膜围成，其中，在所述第一室中的 液体避免与所述第二室中的液体相混，并且其中离子可通过所述多孔 隔膜或离子传导膜在所述第一室及第二室之间迁移，所述方法包括须去离子的给料水通过稀释室以制备纯化水流；用于接受来自给料水 的离子的水或含水溶液以与所述给料水相反的方向通过所述浓縮室； 水或含水溶液通过阳极室以及阴极室；在所述阳极和所述阴极之间施 加电压，从而给料水中的离子将迁移至浓缩室的水或含水溶液中。在 导入浓縮室之前，所述水或含水溶液可通过适宜的工作装置处理，诸 如反渗透或水软化来除去金属阳离子。另一方面，在电去离子装置稀 释室排出的纯化水分流可向浓縮室供水。可向给入浓縮室的水或含水 溶液注入盐，以增加浓縮室导电性。
本发明将结合以下附图予以详述，其中
图1为本发明第一实施例的示意流程图2为本发明第二实施例的示意流程图3为本发明第三实施例的示意流程图4为本发明第四实施例的示意流程图5为图1、 2、 3及4中任一电去离子装置的详细示意图6为本发明第五实施例的示意流程图；以及
图7为图6电去离子装置截面的详细示意图。
具体实施例方式
本发明的方法将结合附图予以详述。 一般地，本发明应用于水纯 化工艺，其釆用电去离子装置或电去离子装置和反渗透装置串联来实 现。
参见附图l和5，本发明的电去离子装置10包括设有阳极24的阳 极室20和设有阴极26的阴极室22。在阳极室20和阴极室22之间交 替设有多个阳离子交换膜28和阴离子交换膜30，以形成由在阳极一侧 的阴离子交换膜30和在阴极一侧的阳离子交换膜28围成的稀释室32， 以及由在阳极一侧的阳离子交换膜28和在阴极一侧的阴离子交换膜30 围成浓縮室18。电解液溶液通过各自具有排出流60和62的液流36和
38加入阳极室20和阴极室22。
离子交换材料诸如离子交换树脂珠，如标号40所示，优选地设于 稀释室32。这可包括阴离子或阳离子交换树脂或其混合物，混合床、 层、连续/非连续相，以及类似物，以上均在序列号为PCT/CA97/00018 的PCT申请中公开，引用该文于此作参考。此类介质通过离子交换除 去无须离子来强化水的纯化。进一步，此类介质有利于离子朝膜28和 30迁移并随之渗透，如下所述。
由给料流42向稀释室32引入须处理的水。类似地，由给料流44 向浓縮室18导入水或含水溶液。给料流44也可提供分别向阳极室20 和阴极室22供给水或含水溶液的液流36和38。在两个电极之间施加 设定电压，从而，在稀释室32中的阴离子通过阴离子交换膜30渗透 进入浓縮室18，同时在稀释室32液流中的阳离子通过阳离子交换膜 28渗透进入浓縮室18。在稀释室32中的离子交换材料40进一步促进 了上述阴离子和阳离子的迁移。这样，通过所施加电压的驱动，在稀 释室32中的阳离子以离子交换机理迁移通过阳离子交换膜，并且最终 通过阳离子交换膜28，其与阳离子交换树脂直接接触。类似地，在稀 释室32中的阴离子以离子交换机理迁移通过阴离子交换膜，并且最终 通过阴离子交换膜30，其与阴离子交换树脂直接接触。从给料流44向 浓縮室18导入含水溶液或水，随之迁移进入这些室的阴离子和阳离子 组分经富集并由排出流48作为浓縮溶液除去，而纯化水流作为排出流 50从稀释室32中排出。
在阴极室22中的阴极26和阳极室20中的阳极24之间的电流的 作用下，水离解成氢气和羟基离子。羟基离子通过阴离子交换膜30迁 移，并在所述浓縮室一侧的阴离子交换膜30的表面52上局部富集。 这使得阴离子交换膜30表面52附近成为高pH值区，从而促进水垢形 成。
为了阻止所述阴离子交换膜30表面52上水垢形成，在浓縮室18 的水或含水溶液相对于在稀释室32被纯化的水反向流动，或以相对流 动方式。须从稀释室32中的被处理水中除去并在离子交换材料40上 吸附的水垢形成金属阳离子，诸如Mg^的热动力学趋势大于其它被动 阳离子，诸如Na+。因此，水垢形成金属阳离子诸如Mg^可通过设于 稀释室32给料端附近的离子交换材料予以除去，朝相应的阳离子交换 膜28迁移并通过进入浓缩室18排出端附近的水或含水溶液中。为了 在浓縮室18 —侧的阴离子交换膜30上促使水垢形成，所述水垢形成 金属阳离子必须被成功地输送至此类阴离子交换膜30的浓缩室一侧表 面52上。这种输送的成功与否取决于在浓縮室18中此类水垢形成金 属阳离子的流动距离和停留时间以及在其中发生的有效输送现象，其 使得金属阳离子向阴离子交换膜30的浓縮室一侧表面52迁移。因为 所述水垢形成金属阳离子将在浓缩室18排出端一侧附近存在，此类水 垢形成金属阳离子在浓縮室18中的流动距离及停留时间相对较短，从 而减少了水垢形成的危险。最显著的是，这种流动距离和停留时间大 大小于浓縮室18中含水溶液或水以与稀释室32的水相同方向流动或 同向流动的情况。
如图2所示的本发明的实施例，给料流44包括来自稀释室32的 排出流50的分流。此给料流相对不含水垢形成金属阳离子，从而使阴 离子交换膜30的浓縮室一侧表面52上的水垢不易形成。由于排出流 50包含经电去离子装置10纯化的水，排出流50的溶解盐浓度基本上 不存在。未经处理的此类水将对流过电去离子装置IO的电流具有较高 的抗性。因此，为了解决这个问题，需要向给料流44中注入盐水以增 加浓縮室18的水的导电性。即通过一计量泵47将惰性盐溶液，诸如 氯化钠或氯化钾，由储存容器45注入给料流44。例如，向浓縮室给料 流44中添加50-500mg/L的氯化钠直至氯化钠溶液浓度加到100g/L。
如图3所示的本发明实施例，电去离子装置10与反渗透装置串联 用于水纯化。须处理的水通过给料流64给入反渗透装置62，和现有技
术一样，其中给料水由膜70分成渗透流66和滞留物流68。所述渗透 流66结合给料流42在电去离子装置10进一步处理，而滞留物流68 被排入排水沟或用于其他目的，诸如冷却塔。取自渗透流66的分流结 合给料流44向浓缩室18、阳极室20和阴极室22给入含水溶液。
由于反渗透装置62中的预处理，渗透流66和给料流44含有的水 垢形成金属阳离子浓度极低，因此在浓縮室18中它们无法形成水垢。 优选地，给料流44中的水垢形成金属阳离子浓度低于5ppm碳酸钙， 最优选地低于lppm碳酸钙。但是，基于相同的原因，给料流44的盐 浓度较低，其导电性也较低，不适于在电去离子装置10的浓縮室18 中使用。因此，为了解决这个问题，如同图2中所示的实施例那样需 要向给料流44中注入盐水以增强浓缩室18、阳极室20以及阴极室22 中的水的导电性。
在图4所示的实施例中，不用象图3中所示的实施例那样以反渗 透装置62处理，给料流44可包括来自反渗透装置给料流64中的分流 的水，并且通过软化装置80软化以除去无需的水垢形成金属阳离子。 来自给料流64的分流可通过分离器65进行上游预处理，其中预处理 装置包括机械过滤、分级、或活性炭吸附。来自给料流64的分流水通 过给料流82给入软化装置80。通常软化以离子交换的方式进行。这样 软化装置80可包括具有含有钠盐形式的强酸阳离子交换树脂压力容器 的钠循环硬水软化器。通过给料流82给入软化装置80的水垢形成金 属阳离子通过阳离子交换树脂被吸收，同时伴随释放出钠离子。因此， 来自软化装置80的排出流84丢弃了水垢形成金属阳离子。 一旦耗尽， 所述强酸阳离子交换树脂以氯化钠盐水再生。类似的离子交换软化剂 可采用其它再生化学品，诸如氯化钾或矿物酸，或其它类型的离子交 换树脂，诸如弱酸阳离子交换树脂。
来自软化装置80的排出流84可结合给料流44向浓縮室1S、阳极 室20、以及阴极室2给入含水溶液。在排出流84中的溶解盐浓度足够
高， 一般无需再另外注入盐水以增强浓縮室18、阳极室20以及阴极室 22中的含水溶液的导电性。
图6和图7所示为本发明的进一步的实施例，其中，电去离子装 置IOO具有由多孔隔膜或离子导电膜(以下称"隔离物")120分隔成 第一室119a和第二室119b的浓縮室118。多孔隔膜可由聚烯烃材料的 带网眼或穿孔片材制成，或包括毛毡或非织物片材。适宜的市售多孔 隔膜为MF Membrane No. 1147027， MFTM Membrane No. 1147028 , 或MF Membrane No. 1147029,以上均由Osmonics of Minnetonka, MN, U.S.A.制造，或Celgard 3401 Microporous Flat Sheet Membrane, 或Celgard 3501 Microporous Flat Sheet Membrane, 二者均由Hoechst Celanese Corporation, 13800 South Lakes Drive, Charlotte, N.C., U.S.A. 制造。离子传导膜可为选择性渗透的或非选择性渗透的。非选择性渗 透膜包括渗析膜、具有确定的正离子和负离子基团的膜，其实例包括 磺酸盐、季胺以及羧酸盐。适宜的市售选择性渗透膜包括SELEMION AMEtm和SELEMION CME ,均由Asahi Glass Co.of Japan制造。
通过给料管44向每一个第一室119a和第二室119b导入含水溶液 或水，迁移进入这些室的阴离子和阳离子组分经收集并作为浓縮溶液 从排出流48中除去。电去离子装置100其他方面均与图5中所示的电 去离子装置IO相同。
由阴离子交换膜30和隔离物120围成第一室119a，并由阳离子交 换膜28和隔离物120围成第二室119b。隔离物120防止第一室119a 中的液体与第二室119b中的液体混合，但其容许溶解离子在所施加的 电场的作用下在第一室119a和第二室119b之间迁移。
本发明将通过以下非限定性实施例予以详述。
实施例1
一种电去离子装置(有效面积507cm"宽度(=稀释室和浓缩室间 隔宽度)13cm，长度(=稀释室和浓縮室间隔长度)39cm]x30单元对) 包括压滤型电去离子组，其具有交替排列的稀释室和浓縮室，每一个 室均由阳离子交换膜(强酸型非均质膜，厚度0.05cm，离子交换能力 4.5m叫/g-干树脂)和阴离子交换膜(强碱型非均质膜，厚度0.05cm， 离子交换能力3.5meq/g-干树脂)构成，并且通过稀释室间隔框(由聚 丙烯制成)和浓縮室框架(由聚烯烃制成)进行固定。去矿化室的厚 度为0.8cm。所述浓縮室的开放区域由两个次序分层设置的0.56mm厚 的具有融合网眼的聚丙烯层及一个0.18mm厚的多孔膜(MF membrane #1147027 Osmonics, Mimietonka， MN， U.S.A.制造)中间层组成。所述 中间层作为隔离膜以限制浓縮室中的对流混合。
所述稀释室填充有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，每一种片 材状的树脂均由离子交换树脂及干态粘合剂混合物构成。上述两种离 子交换树脂为磺酸型阳离子交换树脂(Diaion SK-1B Mitsubishi Chemical Corporation制造)和季铵盐阴离子交换树脂(Diaion SA-10A Mitsubishi Chemical Corporation制造)，并且在阴离子与阳离子体积比 率(干)为54: 46时使用。
使用这种电去离子装置进行下述实验。准备须纯化的水，其含有 lppm硬度CaC。3 (0.67ppmCa，0.33ppmMg) ， 0.5ppm活性二氧化硅 即Si02，和13.5ppm氯化钠。所述须纯化的给料水以12.5 US gpm的 流量向下给入电去离子装置的稀释室。低硬度的水，通过注入低硬度 氯化钠溶液使其导电性增至800-1,800 microSiemens/cm,以1.0-1.1 US gpm的流量向上给入电去离子装置的浓缩室和电极室并排入排水沟。 所述浓縮室和电极室的给料流以低于稀释室出料流的5-10 psig的压力 导入。通过电去离子装置的直流电流设定为采用整流器最大输出电压 为600伏时为4.3安培。在操作中，检测组电压和产品水的电阻率来表 明有害的结垢(电压升高，产品水电阻率降低)。在实验开始时，在 最大电压为600伏时电流为3.2安培，当电流升到设定点4.3安培时电压降至470伏，并且在整个实验过程中保持该水平(386小时工作)。 在这个实验期间，产品水电阻率值维持在高于0.173Mohm.m (17.3 MOhmxm)。恒定电压和产品水的高电阻率表明无明显的结坭。
实施例2
除了下述的以外，对比实施例按上述实施例l进行
a) 所述浓縮室的开放区域由次序分层设置的一个0.56mm厚的 具有融合网眼的聚丙烯层、 一个l.Omm厚的具有融合网眼的聚丙烯中 间层以及一个0.56mm厚的具有融合网眼的聚丙烯层组成。所述中间网 眼层的开放特性容许浓縮室中对流混合，
b) 加入稀释室的给料流直接与浓縮流和电极流向上同向流动，
并且
c) 所述浓縮流部分再循环进入电去离子装置，以向浓縮回路中 补充水分构成须处理的给料水(包括硬度)
在开始的几个小时中，在直流电压600伏时通过目标操作电流4.3 安培(浓縮给料导电性为800 microSiemens/cm)，并且于整个实验期 间(300小时)电流降至稳定的2安培(最大直流电压600伏)。所述 产品水的电阻率具有起始值为0.175 Mohm.m(17.5 MOhm.cm)，但在工 作220小时后，降至0.16 Mohm.m(16 MOhm.cm)，在工作300小时后， 进一步降至0.02 Mohm.m (2 MOhm.cm)。电流(在恒定直流电压600 伏)和产品电阻率降低一般是由于浓縮室一侧的阴离子交换膜上形成 水垢引起。
如上述实施例1和2中所述，依照本发明的方法和设备的电去离 子装置(对流、浓縮室中的隔离膜、进入浓縮室的低硬度给料水以及 浓縮物排出口不再循环)的操作使得电去离子装置在存在须处理的具 有硬度的水条件下工作而不会产生结垢。
本发明具有多项优点。通过在稀释室和浓縮室中的有效对流，迁
移进入浓縮室的水垢形成金属阳离子在浓縮室中的迁移距离较短，并 且停留时间较短。特别地，进入稀释室的给料水中的大多数水垢形成 金属阳离子在附近被除去，并且随后迁移通过阳离子交换膜进入浓縮 室的排出口接近稀释室进入端。这样一来，水垢形成金属阳离子到阴 离子交换膜的表面的迁移距离和输送时间縮短了，从而减少了该表面 的水垢形成。作为进一步阻碍金属阳离子向浓縮室一侧的阴离子交换 膜表面运动的手段，所述浓缩室可通过多孔隔膜或离子导电膜分成第 一室和第二室，这样，防止在阴离子交换膜附近的液体与在阳离子交
换膜附近的液体相混合，但是离子通过上述隔膜或膜迁移是容许的。 这样，所述的隔膜或膜通过基本上排除此类输送的对流因素，从而有 效地减少了水垢形成金属阳离子从阳离子交换膜附近的室到阴离子交 换膜附近的室的输送比率。
当然，可以理解的是，任何不背离本发明所附权利要求的范围及 精神对本发明实施例所作的变换均应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种在用于水去离子的电去离子作用装置(10)中抑制水垢形成的方法，所述装置的一侧设有具有阳极(24)的阳极室(20)，在装置的相对一侧设有具有阴极(26)的阴极室(22)，还在所述阳极室(20)和阴极室(22)之间交替设有多个装备离子交换材料(40)的稀释室(32)和浓缩室(18)，每一个所述稀释室(32)和浓缩室(18)由阴离子交换膜(30)和阳离子交换膜(28)围成，所述方法包括步骤须去离子的给料水通过稀释室(32)以制备纯化水流；用于接受来自所述给料水中的离子的水或含水溶液通过一工作装置，以除去水垢形成金属阳离子；用于接受来自给料水的离子的水或含水溶液以与所述给料水相反的方向通过至少一个所述浓缩室(18)；水或含水溶液通过阳极室(20)以及阴极室(22)；在所述阳极(24)和所述阴极(26)之间施加电压，从而给料水中的离子将迁移至浓缩室(18)的水或含水溶液中。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，用于接受来自给料水的离子 的水或含水溶液以与所述给料水相反的方向通过每一个所述浓縮室(18)。
3. 如权利要求l所述的方法，其中，用于接受来自给料水的离子 的水或含水溶液不循环使用。
4. 如权利要求2所述的方法，其中，在导入所述浓缩室之前，用 于接受来自给料水的离子的水或含水溶液中的水垢形成金属阳离子浓 度低于5ppm碳酸钙。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，所述水垢形成金属阳离子浓度低于lppm碳酸钙。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，所述水垢形成金属阳离子选 自Ca2+， Mg2+， Sr2+， Ba2+， Fe3+,以及Al3+。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述工作装置为软化装置 (80)。
8. 如权利要求l所述的方法，其中，所述工作装置为反渗透装置 (62)，用于接受来自给料水的离子的水或含水溶液通过来自反渗透装置(62)的渗透流的分流提供。
9. 如权利要求8所述的方法，其包括附加步骤，在所述水或含水 溶液通过所述浓縮室(18)之前，向用于接受来自给料水的离子的水 或含水溶液中注入含盐溶液。
10. 如权利要求1或3所述的方法，其中，至少一个所述浓縮室 (18)进一步包括用于将所述浓縮室(18)分隔成第一室(119a)和第二室(119b)的多孔隔膜或离子传导膜(120)，所述第一室(119a)由一 个阴离子交换膜(30)和所述多孔隔膜或离子传导膜(120)围成，以 及所述第二室(119b)由一个所述阳离子交换膜(28)和所述多孔隔膜或 离子传导膜(120)围成，其中，在所述第一室(119a)中的液体避免与所述 第二室(119b)中的液体相混，并且其中离子可通过所述多孔隔膜或离子 传导膜(120)在所述第一室(119a)及第二室(119b)之间迁移。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，所述多孔隔膜包括由聚烯 烃材料制成的带网眼或穿孔片材。
12. 如权利要求IO所述的方法，其中，所述离子传导膜是选择性 渗透的。
13. 如权利要求IO所述的方法，其中，所述离子传导膜是非选择 性渗透的。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，所述非选择性渗透膜为渗 析膜。
15. 如权利要求1所述的方法，其中，用于接受来自给料水的离 子的水或含水溶液通过来自所述纯化水流的分流提供。
16. 如权利要求15所述的方法，其包括附加步骤，在所述水或含 水溶液通过所述浓縮室之前，向用于接受来自给料水的离子的水或含 水溶液中注入含盐溶液。
17. —种用于水去离子的电去离子作用装置，所述装置的一侧设 有阳极室，在相对一侧设有阴极室，还在所述阳极室和阴极室之间交 替设有多个稀释室和浓縮室，每一个所述的稀释室和浓縮室由阴离子 交换膜和阳离子交换膜围成，至少一个所述浓縮室进一步包括用于将 所述浓縮室分隔成第一室和第二室的多孔隔膜或离子传导膜，所述第 一室由阴离子交换膜和所述多孔隔膜或离子传导膜围成，以及所述第 二室由所述阳离子交换膜和所述多孔隔膜或离子传导膜围成，其中， 在所述第一室中的液体避免与所述第二室中的液体相混，并且其中离 子可通过所述多孔隔膜或离子传导膜在所述第一室及第二室之间迁 移。
18. 如权利要求17所述的装置，其中，所述多孔隔膜包括由聚烯 烃材料制成的带网眼或穿孔片材。
19. 如权利要求17所述的装置，其中，所述离子传导膜是选择性 渗透的。
20. 如权利要求17所述的装置，其中，所述离子传导膜是非选择 性渗透的。
21. 如权利要求20所述的装置，其中，所述非选择性渗透膜为渗 析膜。
全文摘要
本发明提供一种在电去离子系统中抑制水垢形成的方法及设备，更特别地，通过抑制给料水中所含的水垢形成金属阳离子沉淀，来增加对给入电去离子作用装置给料水硬度耐受性，以提高电去离子系统的效率。水通过电去离子作用装置得到纯化，其中，在稀释室中液流与浓缩室中液流方向相反。这样阻止了水垢形成金属阳离子通过阳离子交换膜迁移进入浓缩室并且向浓缩室一侧阴离子交换膜迁移，从而防止在阴离子交换膜上形成水垢。所述电去离子作用装置可进一步改进，即以多孔隔膜或离子传导膜将浓缩室分隔成第一室和第二室。所述多孔隔膜或离子传导膜有效地避免了水垢形成金属阳离子从浓缩室的阳离子交换膜一侧向浓缩室的阴离子交换膜一侧的对流传输，因此阻止阴离子交换膜的水垢形成。
文档编号C02F1/42GK101195081SQ200610142890
公开日2008年6月11日 申请日期1999年9月24日 优先权日1998年10月16日
发明者戴维·弗洛里安·泰西耶, 约翰·H·巴伯, 罗伯特·格莱格 申请人:Ge Betz加拿大公司