无膜海水脱盐的制作方法_2

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0微米、至 少约35微米、至少约40微米或至少约45微米)的高度。
[0043] 稀释出口通道(104)可以具有范围从上文描述的任意最小尺寸至任意最大尺寸 的高度。例如,稀释出口通道(104)可以具有范围从约50微米至约1微米(例如,从约45 微米至约1微米、从约40微米至约1微米、从约35微米至约1微米、从约30微米至约1微 米、从约25微米至约1微米或从约20微米至约1微米)的高度。
[0044] 在一些实施方案中,浓缩出口通道(106)具有约500微米或更小(例如,约450微 米或更小、约400微米或更小、约350微米或更小、约300微米或更小、约250微米或更小、 约200微米或更小、约150微米或更小、约125微米或更小、约100微米或更小、约75微米 或更小、约50微米或更小、约25微米或更小、约20微米或更小、约15微米或更小、约10微 米或更小、约5微米或更小或约1微米或更小)的宽度。在一些实施方案中,浓缩出口通道 (106)具有至少约〇. 5微米(例如,至少约1微米、至少约2. 5微米、至少约5微米、至少约 10微米、至少约15微米、至少约20微米、至少约25微米、至少约50微米、至少约75微米、 至少约100微米、至少约150微米、至少约200微米、至少约250微米、至少约300微米、至 少约400微米或至少约450微米)的宽度。
[0045] 浓缩出口通道(106)可以具有范围从上文描述的任意最小尺寸至任意最大尺寸 的宽度。例如,浓缩出口通道(106)可以具有范围从约500微米至约0. 5微米(例如,从约 400微米至约1微米、从约250微米至约1微米、从约150微米至约5微米或从约80微米至 约10微米)的宽度。
[0046] 在一些实施方案中,浓缩出口通道(106)具有约50微米或更小(例如,约45微米 或更小、约40微米或更小、约35微米或更小、约30微米或更小、约25微米或更小、约20微 米或更小、约15微米或更小、约10微米或更小、约9微米或更小、约8微米或更小、约7. 5微 米或更小、约7微米或更小、约6微米或更小、约5微米或更小、约4微米或更小、约3微米 或更小、约2. 5微米或更小或约2微米或更小)的高度。在一些实施方案中,浓缩出口通道 (106)具有至少约i微米(例如,至少约2微米、至少约2. 5微米、至少约3微米、至少约4 微米、至少约5微米、至少约6微米、至少约7微米、至少约7. 5微米、至少约8微米、至少约 9微米、至少约10微米、至少约15微米、至少约20微米、至少约25微米、至少约30微米、至 少约35微米、至少约40微米或至少约45微米)的高度。
[0047] 浓缩出口通道(106)可以具有范围从上文描述的任意最小尺寸至任意最大尺寸 的高度。例如,浓缩出口通道(106)可以具有范围从约50微米至约1微米(例如,从约45 微米至约1微米、从约40微米至约1微米、从约35微米至约1微米、从约30微米至约1微 米、从约25微米至约1微米或从约20微米至约1微米)的高度。
[0048] 在脱盐单元(100)(例如,进口通道(102)、稀释出口通道(104)和浓缩出口通道 (106))中微流体通道的长度可以变化。可以鉴于多个整体装置设计和其它操作考虑单独地 选择在脱盐单元中微流体通道的长度。在一些实施方案中,进口通道(102)、稀释出口通道 (104)和浓缩出口通道(106)各自具有至少约0.1 cm(例如,至少约0. 2cm、至少约0. 3cm、 至少约0. 4cm、至少约0. 5cm、至少约0. 6cm、至少约0. 7cm、至少约0. 8cm、至少约0. 9cm、至 少约lcm、至少约2cm、至少约2. 5cm、至少约3cm、至少约4cm、至少约5cm或更长)的长度。 脱盐单元中的微流体通道在形状上可以是大致线性的,或它们沿着它们的流体流路的长度 可以具有一个或多个非线性区域(例如,弯曲区域、螺旋区域、角区域或其组合)。
[0049] 再次参照图1A,稀释出口通道(104)和浓缩出口通道(106)在一交叉点(107)处 与进口通道(102)分叉。可以改变稀释出口通道(104)和浓缩出口通道(106)在交叉点处 相对于彼此的定向。鉴于多个参数来选择在装置中稀释出口通道(104)与浓缩出口通道 (106)之间形成的角度,所述参数包括电极相对于脱盐单元中微流体通道的大小和位置、所 需的装置流率、被使用该装置处理的盐水的含盐量和所需的盐化度减小。
[0050] 在一些情况下,在交叉点(107)处在稀释出口通道(104)与浓缩出口通道(106) 之间形成的角度为约90°或更小(例如,约85度或更小、约80度或更小、约75度或更小、 约70度或更小、约65度或更小、约60度或更小、约55度或更小、约50度或更小、约45度 或更小、约40度或更小、约35度或更小、约30度或更小、约25度或更小、约20度或更小、 约15度或更小、或更小)。
[0051] 可以用任意适当的导电材料制造电极(108),诸如金属(例如,金、铂或钛)、金属 合金、金属氧化物或导电碳。电极(108)被配置成与脱盐单元(100)电化学接触,意味着电 极(108)可以参与与在脱盐单元的微流体通道中存在的溶液的一种或多种成分的法拉第 反应。例如,电极(108)可以被配置成使得电极的表面与在脱盐单元的微流体通道中存在 的流体直接接触。装置可以被配置成使得电极(108)在装置操作期间可以用作阳极、阴极 或阳极和阴极。
[0052] 可以鉴于多个因素来选择电极(108)相对于脱盐单元的位置和尺寸,所述多个因 素包括脱盐单元中微流体通道的大小和配置、所需的装置流率、被使用该装置处理的盐水 的含盐量和所需的盐化度减小。电极(108)可以具有各种二维或三维形状,电极(108)可 以被集成到装置中,并且与适合于将流经进口通道(102)的离子优选地引入到浓缩出口通 道(106)中的电场梯度的形成相兼容。在某些实施方案中,电极(108)是导电表面(例如, 线、矩形块或方形块)大致与进口通道(102)的底板共平面,并且在接近交叉点(107)处集 成到进口通道的底板中。在其它实施方案中,电极(108)是在接近交叉点(107)处被制造到 进口通道的底板上/中的导电表面(例如,线、矩形块或方形块),并且其从进口通道的底板 延伸到进口通道中。在这些实施方案中,电极可以被说成具有被测量为从进口通道的底板 到定位在离进口通道的底板最大距离处的进口通道内的电极的表面或边缘的距离的高度。
[0053] 再次参照图1A,电极(108)可以定位成接近交叉点(107)从而在电极(108)处及 其下游形成离子耗尽区(109),并且在装置操作期间延伸到稀释出口通道(104)中。离子耗 尽区(109)可以可选地延伸到浓缩出口通道(106)的一部分中。在一些实施方案中,电极 (108)被定位在进口通道(102)的底板内,在稀释出口通道(104)的开口的上游。
[0054] 借助例证,图IB示出图IA中所示的装置的交叉点(107)的放大图。电极(108) 被定位在进口通道(102)的底板内。与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面被定位成 在稀释出口通道(104)的开口的上游或下游近似±50微米(被测量为从稀释出口通道的 开口到电极130的下游边缘的距离)处。
[0055] 在某些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面定位在稀释出口 通道(104)的开口的上游,并且在稀释出口通道的开口的约500微米内(例如,在约400微 米内、在约300微米内、在约250微米内、在约200微米内、在约150微米内、在约100微米 内、在约90微米内、在约80微米内、在约75微米内、在约70微米内、在约60微米内、在约 50微米内、在约40微米内、在约30微米内、在约25微米内、在约20微米内或在约10微米 内)。
[0056] 在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面定位在稀释出口 通道(104)的开口的下游,并且在稀释出口通道的开口的约100微米内(例如,在约90微 米内、在约80微米内、在约75微米内、在约70微米内、在约60微米内、在约50微米内、在 约40微米内、在约30微米内、在约25微米内、在约20微米内、在约10微米内或在约5微 米内)。当与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面定位在稀释出口通道(104)的开口 的下游时,电极的长度(如下文所讨论)必须足以使得与脱盐单元电化学接触的电极(108) 的至少一部分延伸超过稀释出口通道(104)的开口,并且到进口通道中(即,电极的一部分 必须位于稀释出口通道的上游)。
[0057] 再次参照图1B,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可以具有宽度(132, 被测量为沿着垂直于流体流经进口通道的方向的轴线从电极的表面的一侧到电极的表面 的另一侧的距离)和长度(134,被测量为沿着与流体流经进口通道的方向平行的轴线从电 极的表面的一侧到电极的表面的另一侧的距离)。借助例证,在图IB的示例装置中,与脱盐 单元电化学接触的电极(108)的表面具有约等于稀释出口通道(104)的宽度(50微米)的 宽度(132)和约100微米的长度(134)。
[0058] 在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有稀释出口通 道(104)的宽度的至少约50% (例如,稀释出口通道的宽度的至少约60%、稀释出口通 道的宽度的至少约7 0 %、稀释出口通道的宽度的至少约7 5 %、稀释出口通道的宽度的至 少约80%、稀释出口通道的宽度的至少约90%、稀释出口通道的宽度的至少约90%、至少 稀释出口通道的宽度、稀释出口通道的宽度的至少105%或稀释出口通道的宽度的至少约 110%)的宽度(132)。在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有 小于稀释出口通道(104)的宽度的约150% (例如,小于稀释出口通道的宽度的约140%、 小于稀释出口通道的宽度的约130%、小于稀释出口通道的宽度的约125%、小于稀释出口 通道的宽度的约120%、小于稀释出口通道的宽度的约110%、小于稀释出口通道的宽度的 约105%或小于稀释出口通道的宽度)的宽度(132)。
[0059] 与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可以具有范围从上文描述的任意最 小尺寸至任意最大尺寸的宽度(132)。例如,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可 以具有范围从稀释出口通道(104)的宽度的约50%至稀释出口通道的宽度的约150% (例 如,从稀释出口通道的宽度的约75%至稀释出口通道的宽度的约125%、从稀释出口通道 的宽度的约90 %至稀释出口通道的宽度的约110 %或从稀释出口通道的宽度的约95 %至 稀释出口通道的宽度的约105%)的宽度(132)。在某些实施方案中,与脱盐单元电化学接 触的电极(108)的表面具有为约等于稀释出口通道(104)的宽度的宽度(132)。
[0060] 在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有为进口通道 (102)的宽度的至少约25% (例如,进口通道的宽度的至少约30%、进口通道的宽度的至少 约40%、进口通道的宽度的至少约45%、进口通道的宽度的约至少50%、进口通道的宽度 的至少约55%或进口通道的宽度的至少约60% )的宽度(132)。在一些实施方案中,与脱 盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有小于进口通道(102)的宽度的约75% (例如, 小于进口通道的宽度的约60%、小于进口通道的宽度的约55%、小于进口通道的宽度的约 50%、小于进口通道的宽度的约45%或小于进口通道的宽度的约40% )的宽度(132)。
[0061] 与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可以具有范围从上文描述的任意最 小尺寸至任意最大尺寸的宽度(132)。例如,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可 以具有范围从进口通道(102)的宽度的约25%至进口通道的宽度的约75% (例如,从稀释 出口通道的宽度的约30 %至稀释出口通道的宽度的约70 %、从稀释出口通道的宽度的约 40%至稀释出口通道的宽度的约60%或从稀释出口通道的宽度的约45%至稀释出口通道 的宽度的约55% )的宽度(132)。在某些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108) 的表面具有为进口通道(102)的宽度的约50%的宽度(132)。
[0062] 在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有约600微米 或更小(例如,约500微米或更小、约450微米或更小、约400微米或更小、约350微米或更 小、约300微米或更小、约250微米或更小、约200微米或更小、约150微米或更小、约125 微米或更小、约100微米或更小、约75微米或更小、约50微米或更小、约25微米或更小、约 20微米或更小、约15微米或更小、约10微米或更小、约5微米或更小或约1微米或更小) 的宽度(132)。在一些实施方案中,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面具有至少约 0. 5微米(例如,至少约1微米、至少约2. 5微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约15 微米、至少约20微米、至少约25微米、至少约50微米、至少约75微米、至少约100微米、至 少约150微米、至少约200微米、至少约250微米、至少约300微米、至少约400微米、至少 约450微米或至少约500微米)的宽度(132)。
[0063] 与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可以具有范围从上文描述的任意最 小尺寸至任意最大尺寸的宽度(132)。例如,与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面可 以具有范围从约600微米至约0. 5微米(例如,从约400微米至约1微米、从约250微米至 约1微米、从约150微米至约5微米或从约80微米至约10微米)的宽度(132)。
[0064] 可以改变与脱盐单元电化学接触的电极(108)的表面
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