离子吸收/解吸装置和其方法以及ph调节器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种离子吸收/解吸装置和其方法以及PH调节器，具体地涉及利用凝 胶执行对液体中离子的吸收/解吸。
【背景技术】
[0002] 矿物离子，包括诸如钠、钙、铁、铜离子之类的阳离子和诸如氯化物、溴化物、硫酸 盐和碳酸根离子之类的银离子，被认为是在水中溶解的主要溶质。在人们的日常生活和工 作中，例如在水溶液中不需要的离子通常需要被去除。本领域技术人员曾经采用在盐水室 中填充无机氧化物凝胶以重建诸如在US3847788中公开的电渗析装置。当凝胶与浓缩盐水 溶液接触时，脱水收缩发生，因此电解质渗出，如果从凝胶中溢出，这消除盐水流，从而降低 存储、泵送和管道输送需求。然而，这样的装置仍有不足，例如复杂的结构，结垢问题，在去 离子期间同时产生不需要的盐水溶液，这在家庭使用中带来麻烦。
【发明内容】
[0003] 鉴于上述问题，用于提高离子吸收速率和吸收效率的离子吸收装置是本领域急需 的。
[0004] 因此，本发明的一个目的在于解决所述问题中的至少一个。
[0005] 根据本发明的第一个方面，提供了一种离子吸收装置，该装置可包括：电极对，所 述电极对中的至少一个电极被具有官能团的离子可渗透凝胶覆盖，当将电压施加到电极对 上时，凝胶吸收液体中的离子。通过具有官能团的离子可渗透凝胶覆盖电极有利于液体中 的诸如钠、钙、铁、铜离子的阳离子和诸如氯化物、溴化物、硫酸盐和碳酸根离子的阴离子与 凝胶中的官能团的螯合，从而在凝胶中固定这些离子，以提高吸收效率。此外，在本发明的 各实施中所使用的是离子可渗透凝胶，这样的离子可渗透凝胶在溶液中是可膨胀的，它一 方面吸收溶液中的水，并且在另一方面牢固地吸收溶液中不需要的离子。不同于例如在 US3847788中所使用的无机氧化物凝胶，这里所使用的凝胶即使在高浓度盐被吸收时，也不 会渗出电解质，这抑制了不需要的盐水溶液的同时产生。
[0006] 在本发明的一个实施例中，其中所用的凝胶可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0007] 在本发明的另一个实施例中，其中天然聚合物可以包括：琼脂糖、甲基纤维素和透 明质酸；合成聚合物可以包括：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸酯聚合物和共聚物。
[0008] 在本发明的进一步的实施例中，离子吸收装置可进一步包括：在电极对中的至少 一个电极与凝胶之间的导电材料，该导电材料包括以下中的至少一种：钛、铂、金、铑、钌； 钛钌合金、石墨、活性炭、多孔炭纸或布。至少一个电极与凝胶之间的导电材料有利于凝胶 更好地覆盖电极，从而提高它们之间的结合力。
[0009] 根据本发明的第二个方面，提供了一种包含所述离子吸收装置的PH调节器。电极 对中的一个电极被凝胶覆盖，当电压被施加到电极对上时，凝胶吸收液体中的H +或0!Γ离 子。通过使用本发明的PH调节器，可以基于用户需求生成具有不同pH值的酸性水或碱性 水。
[0010] 根据本发明的第三个方面，提供了一种离子解吸装置，其可以包括：电极对，所述 电极对中的至少一个电极被具有官能团的离子可渗透凝胶覆盖，当反向电压被施加在电极 对上时，凝胶将该凝胶中所吸收的离子解吸到液体中。在施加反向电压的情况下，由在电力 下与官能团螯合在一起的离子所产生的排斥力大于与官能团的结合力，因此，那些与官能 团结合在一起的离子将依次离开凝胶并进入溶液。因此，它一方面有益于凝胶的再循环使 用，并在另一方面有益于获得具有期望的离子含量的溶液。
[0011] 在本发明的一个实施例中，其中所用的凝胶可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0012] 在本发明的另一个实施例中，其中天然聚合物可以包括：琼脂糖、甲基纤维素和透 明质酸；合成聚合物可以包括：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸酯聚合物和共聚物。
[0013] 在本发明的进一步的实施例中，离子解吸装置可进一步包括：在电极对中的至少 一个电极与凝胶之间的导电材料，该导电材料包括至少一种：钛、铂、金、铑、钌；钛钌合金、 石墨、活性炭、多孔炭纸或布。至少一个电极与凝胶之间的导电材料，有利于凝胶更好地覆 盖电极，从而提高它们之间的结合力。
[0014] 根据本发明的第四方面，提供了一种离子吸收方法，其可以包括以下步骤：在电极 对上施加电压，其中电极对中的至少一个电极被具有官能团的离子可渗透凝胶覆盖，使得 凝胶吸收液体中的离子。
[0015] 在本发明的一个实施例中，其中所用的凝胶可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0016] 在本发明的另一实施例中，它可进一步包括：在电极对中的至少一个电极与凝胶 之间的导电材料，该导电材料包括至少一种：钛、铂、金、铑、钌；钛钌合金、石墨、活性炭、多 孔炭纸或布。
[0017] 根据本发明的第五方面，提供了一种离子解吸方法，包括：在电极对上施加反向电 压，其中电极对中的至少一个电极被具有官能团的离子可渗透凝胶覆盖，从而将在凝胶中 吸收的离子解吸到液体中。
[0018] 在本发明的一个实施例中，其中所用的凝胶可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0019] 在本发明的另一实施例中，它可进一步包括：电极对中的至少一个电极与凝胶之 间的导电材料，导电材料可包括至少一个：钛、铂、金、铑、钌；钛钌合金、石墨、活性炭、多孔 炭纸或布。
【附图说明】
[0020] 通过附图中所示的实施例的详细说明，本发明的上述和其它特征将变得更加明 显，其中相同或相似的附图标记表示相同或相似的组件，其中：
[0021] 图IA示意性地示出了根据本发明的一个方面的离子吸收装置。
[0022] 图IB示意性地示出了在本发明的一个替代实施例中的离子吸收装置。
[0023] 图IC示意性地示出了在本发明的另一个替代实施例中的离子吸收装置。
[0024] 图2示意性示出了在本发明的一个替代实施例中，在离子吸收装置内，导电材料 被设置在电极和凝胶之间。
[0025] 图3A示意性地示出了根据本发明的另一个方面的pH调节器。
[0026] 图3B示意性地示出了在本发明的一个替代实施例中的pH调节器。
[0027] 图4A示意性地示出了根据本发明的一个方面的离子解吸装置。
[0028] 图4B示意性地示出了在本发明的一个替代实施例中的离子解吸装置。
[0029] 图4C示意性地示出了本发明的另一替代实施例中的离子解吸装置。
【具体实施方式】
[0030] 在下文中，将参照本发明的附图及其示意性实施例详细地描述本发明。
[0031] 首先，参照图1A-1C，图IA示意性地示出了根据本发明的一个方面的离子吸收装 置10a。离子吸收装置IOa可以包括电极对12、14,电极对12、14中的至少一个电极被具有 官能团的离子可渗透凝胶16a覆盖，当电压被施加在电极对12、14上时，凝胶16a吸收液体 26a中的离子。在本发明的各实施例中，各种材料可以被用作本发明的电极对12、14的材 料，例如金属，诸如