专利名称：脱盐系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水回收(Water Recovery)的脱盐(Desalination)系统和方法，尤其涉及一种利用离子交换膜(Ion Exchange Membranes)来移除流体中的二氧化娃 (Silica)以进行水回收的脱盐系统和方法。
背景技术：
在工业领域中，大量的废水，如含盐的水溶液被生产出来。通常,这样的废水并不适合直接在家庭或工业中使用。鉴于可使用的水资源的有限性，从流体，如废水、苦咸水、海水或其他含盐溶液中回收合格的可使用的水就显得尤为重要。
二氧化硅是自然水体中含有的一种常见物质。由于在通常条件下，其在水中的溶解度较低，因而许多工业过程用水，例如锅炉进水、循环冷却塔补水等都对水中含有的二氧化硅含量的上限有一定要求，以避免对用水装置造成结垢等不利影响。因此，在许多情况下需要对水中的二氧化硅进行一定程度的移除，以满足特定的用途要求。
已经有多种尝试来从含有二氧化硅的废水或其他水源中移除二氧化硅。比如， 含有二氧化硅的流体被输入进脱盐装置，如在较高的pH值条件下操作的反渗透(Reverse Osmosis)膜装置来进行二氧化硅的移除。其间，由于流体具有较高的pH值可促进其内含有的二氧化硅离子化，因此，该流体的PH值被提高来促使二氧化硅的移除。然而，在现有应用中，此种二氧化硅的移除方式需要复杂而严格的预处理程序且效率较低，导致成本增加，因而在一些情况下丧失经济性。此外，有时也会由于预处理系统不可预见的波动导致流体中含有的难溶或部分可溶盐，如硫酸钙或碳酸钙等在脱盐装置中结垢或沉积。这对于二氧化硅的移除及脱盐装置本身来说都是不利的。
所以，需要提供一种新的进行二氧化硅移除的脱盐系统和方法。发明内容
本发明的一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括可接收第一输入流体来移除该流体内二氧化硅的二氧化硅移除装置。该二氧化硅移除装置包括第一和第二电极、复数片可成对的离子交换膜及复数个隔网装置。复数片可成对的离子交换膜设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的第一和第二通道。复数个隔网装置设置在相邻的每一对离子交换膜之间及第一和第二电极与相邻的离子交换膜之间。其中，每一对离子交换膜中的第一元件均为阴离子交换膜，每一对离子交换膜中与其第一元件成对的第二元件可为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜和双极性离子交换膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述复数片可成对的离子交换膜中交替设置。
本发明另一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括二氧化硅移除装置。 该二氧化硅移除装置包括第一和第二电极、复数片可成对的阴离子交换膜及复数个隔网装置。复数片可成对的阴离子交换膜设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的第一和第二通道。复数个隔网装置设置在相邻的每一对阴离子交换膜之间及第一和第二电极与相邻的阴离子交换膜之间。
本发明的实施例进一步提供了一种用于从流体中移除二氧化硅的方法。该方法包括输入第一输入流体到由二氧化硅移除装置中成对的离子交换膜形成的第一通道中进行二氧化硅移除；输入第二输入流体到由所述二氧化硅移除装置中所述成对的离子交换膜形成的第二通道中以把从所述第一输入流体中移除的二氧化硅带出所述二氧化硅移除装置。 其中，每一对离子交换膜中的第一元件均为阴离子交换膜，每一对离子交换膜中与其第一元件成对的第二元件可为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜和双极性离子交换膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述复数片可成对的离子交换膜中交替设置。
通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中
图1为本发明脱盐系统的一个实施例的示意图2到图4为本发明脱盐装置的多个实施例的示意图5为本发明脱盐系统的另一个实施例的示意图；及
图6为本发明脱盐装置的二氧化硅移除率的一个实施例的实验图表。
具体实施方式
图1所示为本发明脱盐系统10的一个实施例的示意图。在本实施例中，脱盐系统 10包括脱盐装置11。该脱盐装置11可用来接收来自于第一流体源(未图示)且含有多种物质及其他杂质的第一输入流体12以对其进行脱盐处理。另外，在对第一流体12进行处理中或处理后，该脱盐装置11可接收来自于第二流体源(未图示)的第二输入流体13，从而把从第一输入流体12中移除的带电物质移除出脱盐装置11。
这样，由于脱盐装置11的脱盐作用，与第一输入流体12相比较，来自于该脱盐装置11的第一输出流体(产品流体)14就含有较低浓度的带电离子。与第二输入流体13相比较，来自于该脱盐装置11的第二输出流体(浓缩流体)15就含有较高浓度的带电离子。 在非限定示例中，第一输入流体12中包含的物质及其他杂质可包括带电离子，比如镁离子 (Mg2+)、钙离子(Ca2+)、二氧化硅(Silica)、钠离子(Na+)、氯离子(Cl_)和其他离子。在一个非限定示例中，第一输入流体12中的带电离子可至少包括一部分目标物质，如离子化的二氧化硅，这样，脱盐装置11就可作为二氧化硅移除装置使用。在一些示例中，第一输出流体14也可被再次输入进脱盐装置11中或其他脱盐装置，如倒极电渗析(Electrodialysis Reversal)装置中进行进一步的脱盐处理。
二氧化硅常以难电离或部分电离的形式存在于第一输入流体12中。通常，增加第一输入流体12的pH值可提高二氧化硅在该第一输入流体12内的离子化以便于在电场作用下对二氧化硅进行移除。这样，如图1所示，脱盐系统10进一步包括与脱盐装置11流体相通的pH调整单元16来对第一输入流体12的pH值进行调节从而来提高该第一流体12中二氧化硅的离子化程度。
在一些示例中，pH调整单元16可用来调整第一输入流体12的pH值大于7，比如在从 8到11的范围内。在其他示例中，第一输入流体12的pH值可被调整到处于9. 5到11的范围内。在对二氧化硅离子化后，第一输入流体12中的二氧化硅的至少一部分可以 HSi03_及/或Si032_或其他离子形式存在。为了便于说明，在本发明实施例中，以HSi03_为例进行说明。
在一些示例中，pH调整单元16可包括pH调整源，其可输入添加剂到第一输入流体12中以调整其pH值。在非限定示例中，pH调整单元16可输入碱性添加剂到第一输入流体12中。碱性添加剂可包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铵。在一些应用中， 该碱性添加剂可自动或手动的被输入进第一输入流体12中。在一定的应用中，pH调整单元16也可不设置，第一输入流体12的pH值可预先调整好。
图2所示为本发明脱盐装置11的一个实施例的示意图。如图2所示，脱盐装置11 包括第一电极17、第二电极18、复数片可成对的离子交换膜19，20，21，22及复数个隔网装置(Spacer)23。在本实施例中，第一和第二电极17，18分别与电源(未图示)的正负极相连从而可分别作为正极和负极。在其他实施例中，第一和第二电极17，18的极性也可进行改变。
在一些实施例中，第一和第二电极17，18可由片状、网状或其它形状的金属材料， 如钛或涂敷有钼等贵金属的钛等组成。在另一些实施例中，第一和第二电极17，18可包括其他可导热或不导热的导电材料，且其可包括具有较小尺寸和较大的表面积的颗粒。在一些示例中，导电材料可包括一种或多种碳材料。在非限定示例中，碳材料可包括活性碳颗粒(Activated Carbon Particles)、多孔碳颗粒(Porous Carbon Particles)、碳纤维 (Carbon Fibers)、碳气溶胶(Carbon Aerogels)、多孔中间相碳微球(Porous Mesocarbon Microbeads)或其组合。在其他示例子，导电材料可包括导电复合材料，如锰，铁，锰和铁的氧化物，钛、锆、钒、钨的碳化物或其组合。
在本实施例中，第一和第二电极17，18可具有板状的结构，从而可彼此平行设置以形成堆叠(Stack)的结构。在其他示例中，第一和第二电极17，18也可具有不同的形状， 比如片状、块状(Block)或柱状(Cylinder)，且按照不同的架构进行设置。例如，第一和第二电极17，18可同心设置，从而在其间定义了一个螺旋状连续的空间。
成对的离子交换膜19-22可用来对离子进行选择性通过，其设置在第一和第二电极17，18间从而形成复数个交替设置的第一通道24和第二通道25。在一些示例中，在操作时，第一通道24和第二通道25可分别作为淡室和浓室使用。在本实施例中，四个离子交换膜19-22形成了交替设置的一个第一通道24和两个第二通道25。在其他示例中，至少三个离子交换膜可设置在第一和第二电极17，18间形成一个或多个第一通道和一个或多个第二通道。
在图2所示的实施例中，每一对离子交换膜的第一元件20，22和相应的第二元件 19，21均为阴离子交换膜。在一些示例中，每一个阴离子交换膜可包括单价选择性阴离子交换膜或常规阴离子交换膜。单价选择性阴离子交换膜可仅用于单价阴离子通过。常规阴离子交换膜不仅可通过多价阴离子而且可通过单价阴离子。
隔网装置23设置在相邻的每一对离子交换膜19-22间及第一和第二电极17，18 与各自相邻的离子交换膜19，22间。在一些示例中，隔网装置23可包括任何离子可通过 (Ion-permeable)的、非电子导电(Electronically Nonconductive)的材料， 该材料可为膜及多孔或无孔的材料。
这样，在操作时，当脱盐装置11在正常极性状态时，电流施加在其上，流体，如第一和第二输入流体12，13被分别输入进第一通道24和第二通道25中。在一定的应用中， 第一和第二输入流体12，13可同时或不同时的输入进脱盐装置11中。
由于脱盐装置11中设置的离子交换膜19-22均为阴离子交换膜，在第一通道(淡室)24中，第一输入流体12中的至少一部分离子化的二氧化硅，如HSiOf和其他离子，如 0!1_和Cl—通过阴离子交换膜20朝向阳极17移动从而进入第二通道(浓室)25中。第一输入流体12中的阳离子，如Ca2+和Mg2+(未图示)则不能通过阴离子交换膜20而仍处在淡室24中。
在浓室25中，即使电场可对阳离子施加一定的牵引力，第二输入流体13中的阳离子，如Na+也不能通过阴离子交换膜19进行迁移，从而保留在相应的浓室25中。在脱盐装置11中，淡室24和浓室25交替设置，这样，在浓室25中的第二输入流体13中的阴离子， 如氢氧根离子(0H_)和氯离子(CD，通过相应的阴离子交换膜19，21进行迁移，比如进入临近相应浓室25的淡室24中。
在非限定示例中，第二输入流体13可包括可溶盐，其内含有具有较高浓度的活性或离子化程度较高的阴离子，如氯离子(CD，这样，该流体也可称为富含氯离子的流体。 在一些示例中，第二输入流体13中的活性离子也可包括硫酸根离子(SO42-)和氢氧根离子 (or)。从而，当目标离子，比如二氧化硅离子(HSi03_)从淡室24进入相应的浓室25后，在操作过程中，当进入浓室25中的阴离子继续从浓室25向相应的淡室24迁移时，相较于迁移进浓室25中的目标离子，在继续迁移时，第二输入流体13中的高浓度活性阴离子可占据至少一大部分离子电流，从而有效抑制目标离子从浓室25向相应的淡室24的迁移。
比如，可溶盐包括氯化钠(NaCl)。在继续迁移过程中，至少一大部分离子电流可被氯离子或其他活性离子，如氢氧根离子占据，从而导致至少一大部分离子化二氧化硅不能携带离子电流。在非限定示例中，在相应的浓室25中，活性离子的浓度可高于甚至远高于从淡室24迁移来的目标离子的浓度。在其他示例中，当从浓室25向相应的淡室24迁移时，在相应的浓室25中，活性离子的离子迁移率(Ionic Mobility)大于其内的从淡室24 迁移来的目标离子的离子迁移率。在一定的应用中，当从浓室25向相应的淡室24迁移时， 第二输入流体13中的活性离子的数量可大于从淡室24迁移进浓室25中的目标离子，如 HSiO3-的数量。、
这样，在操作时，浓室25中的第二输入流体13中的一部分活性离子可从相应的阴离子交换膜迁移出而进入临近的淡室24中，在此过程中，由于第二输入流体13中的活性离子占据了大部分离子电流，大部分目标离子，如HSiO3-不能通过相应的阴离子交换膜19，21 而进入淡室，从而其在从相应的淡室24进入浓室25后继续保留在浓室25中。
在一些示例中，当阴离子从浓室25向淡室24迁移时，为了增加第二输入流体13 中活性离子携带的离子电流的占比，如图1所示，脱盐系统10进一步包括与第二输入流体 13流体相通的离子调整单元26。该离子调整单元26可促使在操作中，当阴离子继续从浓室25向相应的淡室24迁移时，浓室25中的第二输入流体中的活性离子可占据大部分离子电流。在非限定示例中，离子调整单元26通过向第二输入流体13中注入氯化钠溶液的方法来增加第二输入流体13中活性离子的浓度。在一定的应用中，离子调整单元26可设置或不设置。
这样，如图2所示，当第二输入流体13通过浓室25时，其把从淡室24迁移来的目标离子，如HSiO3-带出脱盐装置11，从而相较于第一和第二输入流体12，13，第一输出流体 14和第二输出流体15分别具有较低和较高浓度的包括离子化二氧化硅在内的目标离子。
通常，提高第一输入流体12的pH值可导致流体内的阳离子，如钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)在脱盐装置内发生沉淀或结垢。然而，在图1所示的实施例中，由于脱盐装置11 仅设置阴离子交换膜，在第一输入流体12中的离子化二氧化硅被移除的同时，其内的阳离子，如钙离子和镁离子仍然处在淡室24内，从而不会进入浓室25中进行浓缩。这样，就大大降低了阳离子在浓室25内发生结垢或沉淀的趋势。
在一些示例中，脱盐装置11的第一和第二电极17，18的极性可以反转，在相反的电极状态下，原本在正常电极状态下的淡室作为浓室来接收第二输入流体13 ;原本在正常电极状态下的浓室作为淡室来接收第一输入流体12来对其进行处理，比如移除其内的二氧化硅且避免或减轻阴阳离子在脱盐装置11内发生沉淀的可能性。
图3所示为脱盐装置30的另一个实施例的示意图。图3所示的实施例与图2所示的实施例相似，二者不同之处在于在图3所示的实施例中，二氧化硅移除装置30的离子交换膜20，22，31中的每一个第二元件31为单价选择性阳离子交换膜，从而复数个交替设置的单价选择性阳离子交换膜(第二元件)31和相应的阴离子交换膜(第一元件)20，22 形成了复数个交替设置的第一和第二通道24，25。在操作时，第一和第二通道24，25可作为淡室和浓室使用。
单价选择性阳离子交换膜31仅可通过单价阳离子，多价阳离子和阴离子均不能通过。在一个 非限定示例中，用来使用在单价选择性阳离子交换膜31的材料可包括交联的共聚物，其可来自丙烯酰氨基甲基丙烧磺酸(Acrylamidomethylpropane sulfonic acid, AMPS)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(Ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)。
这样，与图2所示的实施例相似，在操作时，当脱盐装置30在正常的极性状态时， 电流施加在其上，第一和第二输入流体12，13分别进入第一通道24和第二通道25。由于脱盐装置30的移除作用，在第一输入流体12中，至少一部分离子化的二氧化硅，比如 HSi03_或其他阴离子，如0H_和Cl—可通过阴离子交换膜20朝向阳极17迁移而进入相应的第二通道25中。
第一输入流体12中的多价阳离子，包括但不限于钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)由于不能通过单价选择性阳离子交换膜31而保留在淡室24中。在一些应用中，第一输入流体12中的单价阳离子，如钠离子(Na+)可通过单价选择性阳离子交换膜31朝向阴极18迁移而进入相邻的浓室25中。
在浓室25中，由于单价选择性阳离子交换膜31的存在，其内的阴离子，包括从淡室24迁移来的HSiOf便无法进一步通过单价选择性阳离子交换膜31以进入临近的淡室 24中，从而仍然保留在相应的浓室25中。由于阴离子交换膜20，22的存在，浓室25内的阳离子，如钠离子(Na+)也同样仍处在浓室25中。
这样，当第二输入流体13通过浓室25时，从淡室24迁移进浓室25内的单价阳离子和阴离子，包括目标离子如HSi03_便在浓室25中浓缩并被带出脱盐装置30，从而相较于第一和第二输入流体12，13，第一输出流体14和第二输出流体15分别具有较低和较高浓度的带电离子，包括离子化二氧化硅。
从而，由于脱盐装置30设置有单价选择性阳离子交换膜31，至少一部分离子化二氧化硅可被从第一输入流体12中移除。其间，第一输入流体12中部分阳离子，如钙离子 (Ca2+)和镁离子(Mg2+)则仍处在淡室24中而不能进入浓室25中进行浓缩，从而来大大减轻其在浓室25内发生沉淀或结垢的风险。
图4所示为脱盐装置32的一个实施例的示意图。如图4所示，该实施例与图3中所示的实施例相似，二者不同之处在于在图4所示的实施例中，脱盐装置32的离子交换膜的每一个第二元件均为双极性离子交换膜(Bipolar Ion Exchange Membrane),而不是图3 中所示的单价选择性阳离子交换膜31。这样，复数个交替设置的双极性离子交换膜(第二元件)33和阴离子交换膜(第一元件)20，22设置在第一和第二电极17，18间以形成复数个交替设置的第一和第二通道24，25。
在非限定示例中，双极性离子交换膜通常包括阳离子交换层、阴离子交换层及设置在阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的接合层(Junction Layer)。在双极性离子交换膜操作过程中，水通过阴阳离子交换层扩散进入接合层从而分解成氢离子(H+)和氢氧根离子(0H-)。氢离子通过阳离子交换层朝向阴极移动；氢氧根离子通过阴离子交换层朝向阳极移动。其他阴离子和阳离子则分别被阳离子和阴离子交换层排除在双极性离子交换膜外。
这样，与图3所示的实施例相似，在操作中，在淡室24中，第一输入流体12中的阴离子，如HS·i03_可进入相邻的浓室25中，其内的阳离子，如钙离子和镁离子则不能通过双极性离子交换膜33而仍保留在相应的淡室24中。在浓室25中，由于双极性离子交换膜33 的排除作用，从淡室24迁移来的阴离子，如HSi03_仍保留在浓室25中而不能进一步迁移进相邻的淡室24中。
从而，当第二输入流体13通过浓室25时，从淡室24迁移来的阴离子，如HSi03_则被带出脱盐装置32中同时避免了阳离子，如钙离子和镁离子在相应浓室中的浓缩，大大降低了发生沉淀或结垢的风险。
在一定的应用中，为了避免或减轻由于pH调整单元16的设置而导致阳离子，如钙离子和镁离子在脱盐装置11，30或32中发生沉淀或结垢的可能性，脱盐系统10可设置有预处理单元。该预处理单元可用来在第一输入流体12被输入进二氧化硅移除装置之前来处理流体以至少移除部分多价阳离子，从而产生具有合适总溶解固体(Total Dissolved Solids, TDS)水平和阳离子浓度的第一输入流体12。
图5所示为本发明脱盐系统10的另一个实施例的示意图。如图5所示，该实施例与图1所示的实施例相似，二者不同之处在于在图5所示的实施例中，预处理单元34设置在脱盐装置11的上游并与其流体相通来预处理输入流体35以移除其内至少一部分离子化程度较高的离子，如 丐离子和镁离子，从而产生具有合适总溶解固体(Total Dissolved Solids, TDS)水平和阳离子浓度的第一输入流体12。
在本实施例中，预处理单元34包括倒极电渗析(Electrodialysis Reverse,EDR) 装置。在其他实施例中，预处理单元34可包括电渗析(Electrodialysis,ED)装置、超级电容脱盐(Supercapacitor Desalination, SO))装置或阳离子交换软化(Softening)装置来对流体35进行预处理。
这样，在操作时，流体35被输入进倒极电渗析装置34中进行处理以移除其内含有的至少一部分阴离子和阳离子，如钙离子和镁离子，从而产生可用来输入进脱盐装置11中进行处理的具有合适溶解性总固体(Total Dissolved Solids, TDS)水平和阳离子浓度的第一输入流体12。其间，流体36也被输入进倒极电渗析装置34中以把从流体35中移除的离子带出该倒极电渗析装置34中，从而产生输出流体37。相较于流体36，该输出流体37 包含有较高浓度的带电离子。
在一定的应用中，如图5所示，脱盐系统10可进一步包括与倒极电渗析装置34流体相通的沉淀单元38。在一些示例中，沉淀单元38可用来提供流体36以使其循环进入倒极电渗析装置34中。随着流体36的不断循环，其内的盐或其他杂质的浓度可能不断增加， 部分溶解度较低的盐，如硫酸钙等甚至在流体36中达到饱和或超饱和。这样，当该饱和或超饱和达到一定的程度，沉淀就在沉淀单元38中发生。在一些示例中，随着操作的进行，沉淀产生的固体(未图示)和一部分流体36可通过管道39自沉淀单元38排出。流体40也可输入来补充流体36。在非限定示例中，流体40和流体35可来自相同的流体源。
图6所示为本发明脱盐装置11的二氧化硅移除率的一个实施例的实验图表。为了便于说明，以图2中所示的脱盐装置11为例。实验中进水总溶解固体约为350ppm，其中含二氧化硅约40ppm，在进入二氧化硅移除装置前其pH值被调节到约11。如图6所示， 在持续运行5天时间的过程中，脱盐装置11的二氧化硅的移除率在50%左右，且比较稳定，这显示了第一输入流体12中的二氧化硅可被有效的移除的同时，脱盐装置11内发生的沉淀或结垢现象也得以避免或减轻。
图1到图5所示的实施例仅是示意性的，图1到图5中相同的标号可表示相似的元件。在本发明实施例中，图1到图5所示的实施例可被用来移除流体中的二氧化硅。在其他示例中，其也可被用来移除其它合适的离子，比如从流体中移除二价阴离子。脱盐装置 11，30或32中离子交换膜中的每一对中的第一元件为阴离子交换膜；离子交换膜中的每一对中的第二元件为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜或双极性离子交换膜。其中第一输入流体中离子化的二氧化硅通过第一元件转移到第二输入流体中实现移除，而第二元件的共同特征是阻止第一输入流体中的多价阳离子被同时转移到第二输入流体中以降低由于多价阳离子在第二输入流体中浓缩引起的结垢风险。这样，第一输入流体12中的离子，比如二氧化硅就可被有效且稳定的移除。此外，预处理单元也可被设置来避免脱盐装置在对第一输入流体12进行处理的过程中在其内发生沉淀或结垢。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
权利要求
1.一种脱盐系统，包括 可接收第一输入流体来移除该流体内二氧化硅的二氧化硅移除装置，包括 第一和第二电极； 复数片可成对的离子交换膜，其设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的第一和第二通道； 复数个隔网装置，其设置在相邻的每两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间；及 其中，每一对离子交换膜中的第一元件均为阴离子交换膜，每一对离子交换膜中与其第一元件成对的第二元件可为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜和双极性离子交换膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述复数片可成对的离子交换膜中交替设置。
2.如权利要求1所述的脱盐系统，其中所述二氧化硅移除装置可进一步接收第二输入流体以带出从所述第一输入流体移除的离子。
3.如权利要求2所述的脱盐系统，其中所述复数片可成对的离子交换膜中的每一片均为阴离子交换膜。
4.如权利要求2所述的脱盐系统，其进一步包括有与所述二氧化硅移除装置流体相通的离子调整单元，该离子调整单元可用来调整所述第二输入流体中阴离子的浓度。
5.如权利要求4所述的脱盐系统，其进一步包括有与所述二氧化硅移除装置流体相通的预处理单元，该预处理单元可用来至少部分移除流体中的多价阳离子以产生所述第一输入流体。
6.如权利要求5所述的脱盐系统，其中所述预处理单元包含倒极电渗析装置。
7.如权利要求1所述的脱盐系统，其进一步包括有与所述二氧化硅移除装置流体相通的pH调整单元，该pH调整单元可用来调整所述第一输入流体的pH值。
8.一种脱盐系统,包括 二氧化硅移除装置，包括 第一和第二电极； 复数片可成对的阴离子交换膜，其设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的第一和第二通道 '及 复数个隔网装置，其设置在相邻的每两片阴离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的阴离子交换膜之间。
9.如权利要求8所述的脱盐系统，其中所述二氧化硅移除装置通过所述第一和第二通道分别来接收第一输入流体以移除该流体内的二氧化硅及接收第二输入流体以带出从所述第一输入流体中移除的二氧化硅。
10.如权利要求9所述的脱盐系统，其进一步包括有与所述二氧化硅移除装置流体相通的pH调整单元，该pH调整单元可用来调整所述第一输入流体的pH值。
11.如权利要求8所述的脱盐系统，其进一步包括有与所述二氧化硅移除装置流体相通的离子调整单元，该离子调整单元可用来调整所述第二输入流体中阴离子的浓度。
12.—种用于从流体中移除二氧化硅的方法，包括 输入第一输入流体到由二氧化硅移除装置中成对的离子交换膜形成的第一通道中进行二氧化硅移除；输入第二输入流体到由所述二氧化硅移除装置中所述成对的离子交换膜形成的第二通道中以把从所述第一输入流体中移除的二氧化硅带出所述二氧化硅移除装置；及 其中，每一对离子交换膜中的第一元件均为阴离子交换膜，每一对离子交换膜中与其第一元件成对的第二元件可为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜和双极性离子交换膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述复数片可成对的离子交换膜中交替设置。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述二氧化硅移除装置包括 第一和第二电极； 复数片所述成对的离子交换膜，其设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的所述第一和第二通道；及 复数个隔网装置，其设置在所述相邻的每两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述复数片可成对的离子交换膜中的每一片均为阴离子交换膜。
15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括在所述第二输入流体进入所述二氧化硅移除装置前增加所述第二输入流体内的阴离子的浓度。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述增加所述第二输入流体内的阴离子的浓度通过添加含氯化钠的溶液的方式实现。
17.如权利要求12所述的方法，其进一步包括在所述第一输入流体进入所述二氧化硅移除装置前调整所述第一输入流体的PH值。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述第一输入流体pH值被调整到处于9.5到11的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种脱盐系统及方法。该脱盐系统包括二氧化硅移除装置。该二氧化硅移除装置包括第一和第二电极、复数片可成对的离子交换膜及复数个隔网装置。复数片可成对的离子交换膜设置在所述第一和第二电极间并形成复数个交替设置的第一和第二通道。复数个隔网装置设置在相邻的每两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，每一对离子交换膜中的第一元件均为阴离子交换膜，每一对离子交换膜中与其第一元件成对的第二元件可为阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜和双极性离子交换膜中之一，其中第一元件和第二元件在所述复数片可成对的离子交换膜中交替设置。
文档编号C02F9/06GK102992521SQ20111026527
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者熊日华, 张呈乾 申请人:通用电气公司