还可以增加湍流程度。网布64的厚度，即电容去离子模块的阴、阳电极的极间距离为1mm?5mm，这与现有的技术的极间距离达10mm以上具有显著的进步，也是实现工业化应用的关键性改进。极间距小可以使离子向带相反电荷的电极表面定向迀移的路径短，而且水流容易达到湍流程度，减小了迀移扩散的阻力。
[0019]正离子隔栅63和负离子隔栅65分别为阴、阳离子交换膜。如均相膜采用聚乙烯、聚丙烯和活性基团三者的共聚物，通过拉伸、流延、涂覆等方法做成基膜，然后进行接枝反应，最后通过后处理得到(为常规技术)。离子交换膜的基本性能要求包括:厚度15nm?50nm，交换容量1.2mol/kg?2.2mol/kg,面电阻3 Ω.αιι2?5 Ω.αιι2，选择透过率大于90%。其作用是当电容去离子模块在反充电脱附时，即电极施加反向电压，阳离子交换膜(即正离子格栅63)方向的阴电极61由负变正，与阳离子形成排斥，吸附在多孔炭薄膜62上的阳离子脱离并穿过阳离子交换膜回到溶液中；阴离子交换膜(即负离子格栅65)方向的阳电极67由正变负，与阴离子形成排斥，吸附在多孔炭薄膜66上的阴离子脱离并穿过阴离子交换膜回到溶液中。这些回到溶液中的阳、阴离子，由于相对的阴、阳离子交换膜的阻挡而不能吸附到对面的多孔炭上，只能留在溶液中，这时，流出溶液中的离子浓度极度地提高形成浓缩，电容去离子模块得到清洗和再生，准备进行下次吸附。离子隔栅的应用最大的好处就是使电容去离子模块反充电脱附时能够再生的更彻底，最大限度地减少了人为用酸、碱清洗模块的工作，有利于保护水资源和环境。
[0020]所述的阴电极61和阳电极67采用钛、石墨或其他耐腐蚀导体制成；多孔炭薄膜的材质包括石墨、活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶或碳纳米管；所述的网布64的材质包括聚丙烯网布、涤纶或丙纶无纺布。
[0021]使用本实用新型的处理过程如下:
[0022]含盐量为20000mg/L?40000mg/L的原料海水先进入原料海水水箱1，由加压栗2输送至砂滤器3和超滤器4，干净的水进入第一级电容去离子模块6脱盐，由直流电源5提供0.8V?1.2V直流电压，通过阀组的切换，含盐量为6800mg/L?13600mg/L的水进入中间水箱7，而反充电脱附时的高浓度浓水则从反冲洗浓水排放口 13排放掉。然后，由加压栗8输送进入第二级电容去离子模块10脱盐，由直流电源9提供0.8V?1.0V直流电压，通过阀组的切换，含盐量低于680mg/L的脱盐水进入产品水箱11，得到淡化水，第二级电容去离子模块10反充电脱附时的高难度浓水则通过回流管道15重新进入原料海水水箱1再利用。
[0023]其它附属部件还包括控制阀、流量计、压力表、电导率仪等等。
[0024]预处理还可以包括加入氧化剂和还原剂等处理步骤。
[0025]原料海水经砂滤和超滤等预处理后，进入第一级电容去离子模块6完成66%的脱盐任务，获得初步脱盐的淡水，反冲洗浓水从反冲洗浓水排放口 13排放；然后初步脱盐的淡水继续进入第二级电容去离子模块10完成95%以上的脱盐获得淡水，反冲洗浓水可以通过回流管道15回到第一级电容去离子模块6重新处理。
[0026]上述两级电容去离子海水淡化过程是直接针对现有反渗透膜法淡化技术在“材质、电耗、水利用率”等三大方面的缺陷的重要改进。两级电容去离子海水淡化的操作压力低于0.3MPa，这使得能够使用PVC塑料材质替代昂贵的双相不锈钢，彻底解决了海水对金属管道的腐蚀问题，且水利用率显著高于反渗透膜法。此外，系统运行压力的降低还可省去昂贵的反渗透膜法浓缩水能量回收装置的投资。
[0027]在运行能耗方面，根据测算，两级电容去离子海水淡化技术的耗电量不到3kWh/m3左右，与反渗透膜法相比，吨水耗电量约节省0.5kWh/m3?2kWh/m3。就淡化原理而言，反渗透膜法是将溶剂，即水份从海水中分离出来而截留溶质，而两级电容去离子是将占水溶液的少量部分的溶质吸附在电极上除去而获得淡水，因此能耗更低。与反渗透膜法淡化系统45%?50%的水利用率相比，两级电容去离子的水利用率可达到60%以上，这将显著减少浓盐水的排放量。
[0028]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，包括通过管道先后串联的预处理装置和电容去离子模块，在该电容去离子模块设有间隔设置的阴电极和阳电极，其特征在于，在所述的阴电极和阳电极相对的一侧分别设有阴电极多孔炭薄膜和阳电极多孔炭薄膜，在两个多孔炭薄膜的相对一侧分别设有阴离子格栅和阳离子格栅，在阴、阳离子格栅之间设有网布，阴电极和阳电极的外侧用夹紧板相互加紧固定；所述的阴、阳离子隔栅分别采用均相的或非均相阴、阳离子交换膜。2.根据权利要求1所述的基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，其特征在于，所述网布的厚度为1mm?5mm。3.根据权利要求1所述的基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，其特征在于，所述的阴电极和阳电极采用钛、石墨或其他耐腐蚀导体制成；所述的阴电极多孔炭薄膜和阳电极多孔炭薄膜的材质包括石墨、活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶或碳纳米管；所述的网布包括聚丙烯网布、涤纶或丙纶无纺布。4.根据权利要求1所述的基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，其特征在于，采用两级或多级所述的电容去离子模块串联来实现海水淡化的过程。5.根据权利要求1所述的基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，其特征在于，所述的预处理装置包括依次连接的砂滤器和超滤器。
【专利摘要】一种基于直流电场作用下的电容式海水淡化设备，包括通过管道先后串联的预处理装置和电容去离子模块，在该电容去离子模块设有间隔设置的阴电极和阳电极。在阴电极和阳电极相对的一侧分别设有阴电极多孔炭薄膜和阳电极多孔炭薄膜，在两个多孔炭薄膜的相对一侧分别设有阴离子格栅和阳离子格栅，在阴、阳离子格栅之间设有网布，阴电极和阳电极的外侧用夹紧板相互加紧固定；所述的阴、阳离子隔栅分别采用均相的或非均相阴、阳离子交换膜。本实用新型的优点是：电容去离子模块中的离子格栅能够有效阻止反充电脱附过程中阴、阳离子被电极吸附，提高了电极的清洗、再生效果和工作效率。
【IPC分类】C02F1/469, C02F103/08
【公开号】CN205061637
【申请号】CN201520426509
【发明人】崔琳
【申请人】北京共创富来水处理设备有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年6月19日...