电净化设备中吸附介质的再生的制作方法

专利名称：电净化设备中吸附介质的再生的制作方法
电净化设备中吸附介质的再生发明领域本发明总的来讲涉及用于通过电净化方法净化液体的方法、系统 和装置，更特别地，涉及用包括能够在电去电离装置中再生的吸附介 质的电净化设备净化包含矿物、盐、离子、有机物等的液体的方法、 系统和装置。
背景技术：
能够使用电场净化液体的装置通常用于处理包含溶解离子组分的 水和其它液体。电净化设备中的两种是电渗析装置和电去电离装置。 在这些装置中包含由阴离子和阳离子选择性膜分隔开的浓缩室和稀释 室。施加的电场使溶解离子迁移通过该阳离子和阴离子选择性膜，导 致稀释室的液体离子减少，而浓缩室中的液体富含转移的离子。通常， 稀释室中的液体是所需的("产物"液体)，而浓缩室中的液体是废 弃的("废物，，液体)。在电去电离装置中，稀释和浓缩室通常也包 含吸附介质，例如离子交换树脂。电去电离装置中的离子交换树脂可 以作为离子转移的通道，和/或该离子交换树脂可以作为膜之间的提高 电导率的桥梁，有利于电去电离装置中离子的运动。 一旦吸附的离子组分在该离子交换树脂中达到饱和，该离子交换就会达到平衡；因此， 吸附到树脂中的离子浓度不再发生净变化。通常，为了延长离子交换 树脂的使用寿命，进行预处理步骤(例如"预软化")来降低输入液 体中会造成这种结垢或污垢的组分的浓度。在例如Giuffrida等的美国 专利号4632745、 4925541和5211823、 Ganzi的美国专利号5259936和 5316637、 Oren等的美国专利号5154809、 Towe等的美国专利号6235166 中公开了电去电离装置的其它描述。在某些已知的操作体系中，可以偶尔通过将该装置暴露于较低浓 度的酸、盐水或腐蚀剂溶液中，对电净化设备进行清洁。通常地，仅 当该装置堵塞或不能适用于达到所需水纯度(例如由于树脂结垢)时 才进行清洁。这种清洁的设置目的仅用于使该电净化设备清除堵塞，以及恢复其操作。然而，这种偶尔进行的清洁体系对树脂再生的效果 即使有也非常小。发明概述本发明总的来讲涉及用于电净化包含例如矿物、盐、离子、有机 物等组分的液体的方法、系统和装置。在一些情况中，本发明的主题 包括相关产品、对特定问题的可选择的解决方案、和/或一种或多种系 统和/或制品的多种不同用途。一方面，本发明包括一种系统，其包含设置以产生稀释流和浓缩流的电去电离装置，和设置以将浓缩流的电导率和/或Ca"浓度保持在 预期值之下的控制器。依照另一组实施方式，该系统包括使用能源提供动力的电去电离 装置，以及构造并设置以一旦该能源发生故障或进入该电去电离装置 中的进料水流发生损失时将液体输送到该电去电离装置中的装置。当结合附图考虑时，从以下本发明的各种非限定性实施方式的详 细描述中，本发明的其它优点和新颖特征将变得显而易见。在本说明 书和根据参考引入的文件包含不一致和/或矛盾的表述时，本说明书应 当控制。附图简述本发明的非限定性实施例将通过实施例参照附图进行描述，该附 图是示意性的，不用于按比例描绘。在附图中，各相同或几乎相同的 部件通常通过相同的数字示出。为清楚起见，在每幅附图中没有标出 每个组件，在不必图示之处也没有示出本发明的各实施方式的各组 件，使本领域的普通技术人员可以理解本发明。在附图中图l是描述依照本发明的一种实施方式的电净化设备的示意图； 图2A和2B是描述在电去电离装置中离子运动的示意图； 图3是描述依照本发明的一种实施方式的电净化设备的一种实施 例的示意图；图4是描述依照本发明的另一种实施方式的电净化设备的一种实 施例的示意图；图5是描述依照本发明的一种实施方式的本发明的电去离子装置的进料和产物流中Ca^浓度关于时间的图表；图6是描述从本发明的电去电离装置中净化的液体中去除各种组 分的图表；图7是描述在本发明的电去电离装置中的Ca"去除关于时间的图表；图8是描述在本发明的一种示例性电去电离装置操作第9天时从 在该电去电离装置中纯化的液体中去除盐的图表；图9是描述在本发明的一种示例性电去电离装置操作第17天时从 在该电去电离装置中纯化的液体中去除盐的图表；图IO是描述在有和没有介质再生的情况下，从本发明的一种示例 性电去电离装置中去除<^2+的图表。图ll是描述依照本发明的一种实施方式的电净化设备的一种实施 例的示意图；

图12是描述依照本发明的另一种实施方式的电净化设备的一种实 施例的示意图；图13是描述依照本发明的又另一种实施方式的电净化设备的一种 实施例的示意图；图14是描述依照本发明的仍然又一种实施方式的电净化设备的一 种实施例的示意图；图15是描述依照本发明的另一种实施方式的电净化设备的一种实 施例的示意图；图16是描述依照本发明的一种实施方式中盐的去除关于时间的图表。图17是描述依照本发明的另一种实施方式中盐的去除关于时间的 图表。图18是描述本发明的一种实施方式的图表，其中在多个操作/再生 循环上，对目标组分的残余吸附容量的分数作为时间的函数变化；和图19是描述本发明的另一种实施方式的图表，其中在多个操作/ 再生循环上，对目标组分的残余吸附容量的分数作为时间的函数变 化。发明详述本发明总的来讲涉及用于电净化包含例如矿物、盐、离子、有机 物等组分的液体的方法、系统和装置，包括这种方法、系统和装置的 制备、改进和使用。本发明的一方面提供一种电净化设备。该电净化 设备可以包括电去电离装置。该电去电离装置可以以任何适当的方式 运行，例如连续或基本连续、间歇、按照要求等。在一些情况下，该电去电离装置可以在周期性极性反转情况下操作，例如Gallagher等的 美国专利号5558753中所述的，其引入此处作为参考。另一方面，提 供了使电净化设备中的介质再生的方法，和设计和构造以实施该方法 的系统。例如，在某些实施方式中，通过将该介质暴露于一种或多种 洗脱溶液(例如盐溶液)和/或通过将该介质暴露于选定的洗脱条件(如 下详述)从该介质中选择性地解吸离子、有机物和/或其它组分，来实 现包含在本发明的电净化设备中的介质的再生。在另一方面，提供了 从待净化的液体中将一种或多种离子、有机物和/或其它组分选择性地 去除到与另一组分的去除程度不同的程度的方法，例如，通过从溶液 中选择性地去除会容易地沉淀和/或产生水垢或污垢的一种或多种离 子、或有机物等。在另一方面，本发明提供了一种使用电净化设备以 连续或半连续方式处理包含离子、有机物和/或其它组分的溶液的方 法，同时也对包含在该装置中的介质进行再生。此处所用的"电净化"装置能够通过使用能够影响和/或引发该溶 液中的该溶解和/或分散组分的转移或运动以(直接或间接)将该液体 和该组分至少部分有效分开而净化包含一种或多种溶解和/或悬浮在其 中的组分(例如离子)。在某些情况中，溶解和/或悬浮在该液体中待 通过该电净化设备去除的该一种或多种组分在此被称为"目标"组分 (下面进一步描述)。电净化设备是一种包括一个或多个电净化设备， 以及非必要地，包含其它与电净化设备相关的单元(例如管、泵、罐、 控制系统、电产生/输送/分配系统等)的设备(下面进一步描述实施 例)。电净化设备的非限定性实施例包括电渗析装置和电去电离装置。 此处所用的术语"电渗析，，和"电去电离，，是以本领域所用的普通定 义给出的。电渗析装置通常具有几个隔室，用于稀释或浓缩在液体中 溶解的离子和/或其它组分。电去电离装置与电渗析装置相似，但在装 置内的一个或多个隔室中还包括固体"介质"(例如吸附介质，例如 离子交换介质)。该介质通常能够收集或排出离子/或其它组分，例如通过吸附/解吸。该介质可以负载永久和/或暂时电荷，而且在一些情况 中，能够运行以促进用于实现和提高该电去电离装置性能的电化学反 应，例如分离、化学吸收、物理吸收、分离效率等。介质的实例包括 但不局限于以例如颗粒、纤维、膜等形式的离子交换介质。这种材料 是本领域公知的，在市场上容易得到。此处所用的"目标组分"是一种在液体中溶解和/或悬浮的组分， 通过电净化设备将其从进料溶液中除去得到产物溶液。通常，用于电 净化设备中的吸附介质的选择以对在至少某些操作条件下对目标组分一:情况下，需i使用本发明的某种电净化设备从液体中去除的目标 组分的实例包括离子组分、有机分子、其它弱离子化物质和有机体。 需要去除的目标离子组分可以是一种或多种能够从溶液中沉淀和/或能 够与溶液中其它组分和/或离子发生反应形成能够从溶液中沉淀的盐和 /或其它组合物以在电净化设备操作过程中造成实质性结垢(即产生基 本不溶的沉积物("污垢，，))的离子。此处所用的"不可沉淀离子"或"非目标离子，，是指在电净化设 备操作中所处的浓度下，通常不能从溶液中沉淀或者与溶液中其它组 分和/或离子发生反应形成能够从溶液中沉淀的盐和/或其它化合物以造成实质性结垢的离子。例如，Na+、 Cr、 K+、 OH-和H+构成了不可 沉淀离子的非完全包括的列表。这种"不可沉淀离子"或"非目标离 子，，可以包括"基质组分"的实施例，其通常是指溶解和/或悬浮在液的吸附介质对其亲和性比对"目标组分"的亲和性更低的组分。在某 些实施方式中，如下更详细的描述，机制组分和吸附介质的选择可以 使得一种或多种机制组分包含"洗脱"或"再生"组分。此处所用的 "洗脱"或"再生"组分通常对电净化设备所含的吸附介质的亲和性 低于对目标组分的亲和性，但当以足够高浓度存在时，其能够时目标 组分从吸附介质上解吸出来。此处所用的"实质性结垢"是指其中又 目标离子组分产生的结垢沉积物的形成对该电净化设备的正常功能和 性能造成不利影响的状况。结垢沉积物通常是基本不溶的，即当保持 静止和在环境条件下在纯水中保持长期时间(例如至少1天)时其质 量基本不会减少(即不溶解)的沉积物。例如，基本不溶的沉积物在保持静止和在环境条件下在纯水中保持长期时间(例如1天)之后可以保留其最初质量的至少约95%。目标离子组分离子的非限定性实施例可以包括Ca2+、 Mg2+、 Si4+、 Cu2+、 Al3+、 Fe3+、 Mn2+、 Pb3+、 Pb4+、 S042.、 Si042 、 HC03，，以及 这些任意两种或多种的组合物，例如Ca"和Mg"、 Ca"和Fe^、 Mg2+ 和F^+、 Mg"和Pb3+,等。通常，目标离子组分在进料水中的非限定 行浓度包括至少约50 mg/l或更大，至少约60 mg/l或更大，至少约 70mg/l或更大，至少约80mg/l或更大，至少约90 mg/1或更大，至少 约100mg/或更大，至少约lOmg/l或更大，至少约120mg/l或更大， 至少约130 mg/l或更大，至少约140 mg/l或更大，至少约150mg/l或 更大，至少约160 mg/l或更大，至少约170mg/l或更大，至少约180 mg/1 或更大，至少约190mg/l或更大，至少约200mg/l或更大，至少约250 mg/l或更大，或至少约500mg/l或更大。此处所用的"硬性离子"为Ca"和Mg"。在某些实施方式中，硬 性离子是目标离子组分的典型实施例。而且，此处所用的"硬水"是 包含充分量的一种或多种硬性离子的水(或水溶液)，通常其含量能 够发生实质性结垢(其整体通常称为水的"硬度")。例如，硬水的 硬度可以为存在的一种或多种硬性离子的至少约50 mg/1,在一些情况 下为至少约75 mg/1，至少约100 mg/1，至少约125 mg/1，至少约150 mg/1，至少约175mg/l (10gr/gal (格令每加仑))，在一些情况下为 至少约200mg/1，至少约225mg/1，或至少约250mg/1。作为另一实施 例，该硬水的硬度可以为一种或多种硬性离子的至少约10 ppm，在一 些情况下为存在的一种或多种硬性离子的至少约20 ppm，至少约25 ppm，至少约50ppm，至少约75ppm，或至少约100ppm。在一些情 况下，目标离子组分可以是弱电离性的，例如二氧化硅。在某些实施方式中，目标组分的另一实施例是有机分子，其可以 是天然形成和/或其它方式存在于液体中的，例如作为污染物。可以为 目标组分的有机分子的非限定性实施例包括天然形成的有机酸，例如 腐殖酸、富里酸、棕腐酸等，在一些情况中，其可以通过有机物的有 机降解产生。待去除的目标有机分子的其它实施例包括非天然产生的有机分子，例如杀虫剂、除草剂、内分泌分裂剂、咖啡因、激素或激 素类似物、烃(例如汽油或石油)等。目标有机组分的其它实例可以包括有机体的产物，例如细菌内毒素、酶、蛋白质等。在某些情况下， 该目标有机组分可以包括整个有机体，例如病毒、细菌、孢嚢、孢子等。此处所用的"有机的"或"有机材料"或"有机化合物"或"有 机分子"是以其在本领域中所用的普通含义给出的，例如一种或多种 含碳化合物，例如可以包括目标有机组分。在包括水净化的本发明的 实施方式中特别重要的是在很多常用水源(例如来自天然水源的)中 典型存在的有机物。根据其性质和组成，有机物可以以非离子态、或 离子态存在，即带正电荷或带负电荷。通常，有机物来自生物来源。 在一些情况下，例如如果存在多种有机物，不需要对各种有机化合物 单独详细说明，而可以改为整体讨论。例如，在液体中的"总有机碳"(或"TOC")可以容易地鉴定 或研究，而不需要特别鉴定或表征存在的各种有机化合物，其对本领 域的普通技术人员是已知的。此处所用的"总有机碳"(或"TOC") 定义为溶液中一种或多种可电离的有机化合物的总量。"可电离的" 有机化合物是能够在标准状态(即25t:和l atm压力，不存在稳定电 场下)在溶液中能够电离(即能够以离子态，非必要地与非离子态相 平衡存在于溶液中)的有机化合物。本领域的普通技术人员将能够确 定在标准状态下特定组分在溶液中的电离度。当在溶液中存在多种可 电离的有机化合物时，该有机化合物不必单独详细说明，而可以改为 整体讨论。因此，液体的TOC可以容易地鉴定和/或研究，而不需要特 别鉴定或表征存在的各种或任意一种特定的可电离的有机化合物。在 一些情况下，在该电去电离装置的操作过程中该有机材料也可能电离(或进一步电离)，例如当在该有机物质暴露于至少约100 V/m的电 场中时。本领域的普通技术人员将了解用于测定液体中有机化合物浓 度和/或TOC浓度的适当技术。例如，可以使用色谱/质谱系统("GC/MS")或TOC分析仪(即使物质氧化并测定其电导率的装置) 来测定液体中的有机化合物浓度和/或TOC浓度。图1示出了一种能够实施本发明的依照一种实施方式的电净化设 备。在该图中，电净化设备100包括电去电离装置110。在另一实施方 式中，代替或除示出的电去电离装置之外，电净化设备可以包括其它 装置，例如电渗析装置和/或另外的电去电离装置等。在图1中，将来自入口点125的待净化的液体120通过入口 128进入电去电离装置110 中。在电去电离装置110中，液体120通过各自入口 132、 137进入一 组隔室130、 135中。隔室130、 135被离子选择性膜140、 145分隔开。 在图1中所示的实施方式中，该离子选择性膜设置作为一组间隔的"阳 离子选择性膜"140(即相对于阴离子，优选使阳离子通过的膜)和"阴 离子选择性膜"145(即相对于阳离子，优选使阴离子通过的膜)。当 然，在某些情况下，也可以使用其它类型和/或设置的膜，例如如下所 述。可以通过电极150、 155在隔室130、 135上施加电场。在一些情况 下，如果需要可以对施加的电场进行控制，例如该电场强度可以为恒 定值、相对于测定值(例如相对于传感器的测定值，例如pH、电阻、 离子或其它组分(例如钙或钠)的浓度)而改变、周期性反转、根据 需要激活和/或撤销，等。在图1中所示的实施例中，在电去电离装置110中，电极150可以 带正电荷，而电极155可以带负电荷。由电极150、 155产生的电场促 使带电荷的组分(例如离子)从稀释室130通过离子交换膜140迁移 到浓缩室135中。浓缩液180通过出口 172离开浓缩室135，然后通过 出口 182离开电去电离装置IIO(非必要地在电净化设备IOO中进行进 一步操作)，例如到达使用位置190、排水管，等。同样地，净化液 185通过出口 177离开离开稀释室130，然后通过出口 187离开电去电 离装置110 (非必要地在电净化设备100中进行进一步操作)，例如到 达使用位置195,等。进入电净化设备100的液体120可以是任何液体，在此处需要将 液体分离为"浓缩"部分(相对于进入的液体120，包含较高浓度的溶 解和/或悬浮组分，即离子、有机物等)和"净化"部分(相对于进入 的液体120，包含较低浓度的溶解和/或悬浮组分，即离子、有机物等)。 例如，液体120可以是有机液体和/或水溶液，例如并不完全纯净的水 源，例如淡水、盐水、污水等。作为另一实施例，液体120可以来自 制备液体或在液体中操作的单元操作，例如但不局限于超滤、纳滤、 沉降、蒸馏、增湿、反渗透、透析、萃取、化学反应(例如产生液体 的反应)、热量和/或物质交换等的单元操作。在某些实施方式中，该 液体可以来源于贮液器，例如贮存容器、储罐、蓄水池等。或者在水 的情况下，来源于天然或人造水体，例如湖泊、河流、池塘、水渠、海洋等。在入口点125和电去电离装置IIO之间可以没有其它装置(如 以下进一步描述的某些实施方式中)或者具有对液体起作用的任意数 量的其它操作或分布网络。例如，在一些实施方式中，可以包括反渗 透装置、过滤(例如微滤或纳滤)装置、沉降装置、活性碳过滤器、 电渗析装置或电去电离装置、贮液器等。在一些情况下，该液体可以 从外部来源输送到该电去电离装置中；例如，液体来源可以与该电去 电离装置和/或包含在该电去电离装置中的介质流体连接。使用点l卯和/或195分别可以位于液体离开电净化设备的位置。 在一些情况下，使用点可以在需要液体的任何位置。例如，使用点可 以是龙头、贮液器、下水道、热交换器、或其中需要液体的单元操作， 例如在冷却系统、制冷系统、制造厂、化学工厂等中可以见到的那些。 来自使用点的液体也可以用于能够净化和/或储存液体的装置中，例如 瓶子或储罐中。使用点也可以是城市或建筑物，例如房屋或房间合成 体，或者使用点可以是自然环境的排放处。在电去电离装置110的出 口和使用点之间可以没有其它装置或者具有任意数量的其它单元操作 和/或存储/分布组件，例如过滤操作，例如超滤或纳滤，反渗透操作， 沉降、电渗析或电去电离装置、贮液器等。在图l中，电去电离装置110中的隔室130、 135各自可以具有任 何适当数量的入口和出口 ，和能够使液体通过其流动的任何适当的结 构。离子选择性膜140、 145的选择可以使得带某种电荷的带电荷组分 (例如离子)能够通过而(部分或完全)限制或抑制具有相反电荷的 带电荷组分(例如离子)。例如，该离子选择性膜可以使例如Na+、 HC(V或CT等离子通过。在一些情况下，该膜也可以阻止有机物通过。 此处所用的"离子，，是任何带有电荷的组分，例如原子组分(例如Na+、 K+、 CT、 F-、 Ca2+、 Mg2+等)、分子组分(例如HC(V、 C032-、 S042' 等)、离子化的有机化合物等。离子通常至少部分溶于水溶液中。在一组实施方式中，该电去电离装置可以包括一个或多个膜，例 如但不限定于离子选择性膜、中性膜、尺寸排除膜、可特别使一种或 多种特定离子或其它组分透过的膜，等。在一些情况下，在电去电离 装置中使用 一组交替的阳离子和阴离子选择性膜。该离子选择性膜可 以是可使一种离子相对于其它离子优选通过的任何适当的膜。本领域 的技术人员将能够确定适当的离子选择性膜，在市场上可以得到各种这样的膜。在某些实施方式中， 一个或多个隔室130、 135填充有介质，例如 吸附介质，例如离子交换介质。在一些实施方式中，该离子交换介质 可以包括树脂，例如已知的离子交换树脂，例如阳离子树脂(即优选 吸附阳离子的树脂)、阴离子树脂(即优选吸附阴离子的树脂)、惰 性树脂、其混合物、等。在一些情况下， 一个或多个隔室可以仅填充一种树脂(例如阳离子树脂或阴离子树脂)；在其它情况下，该隔室 可以填充有多于一种树脂(例如两种阳离子树脂、两种阴离子树脂、阳离子树脂和阴离子树脂，等)。吸附介质的实施例包括丙烯酸凝胶 树脂，例如SF-120阳离子树脂和IRA-458阴离子树脂(都来自Rohm and Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania )。 包含在隔室中的介 质可以以适当形状或结构存在，例如基本为球形和/或其它形状的离散 颗粒、粉末、纤维、垫、膜、挤压筛网、簇、和/或颗粒的预制集合体 (例如树脂颗粒可以与胶粘剂混合形成颗粒群)，等。在一些情况下， 该介质可以包括多种形状或结构，例如颗粒和膜。根据特定的用途， 该介质可以包括任何适于从液体中吸附离子、有机物和/或其它组分的 材料，例如二氧化硅、沸石和/或大量可从市场上得到且其性质和对特 定应用的适用性是本领域技术人员公知的聚合离子交换树脂中的任一 种或混合物。另外在隔室中可以存在其它材料和/或介质，例如能够催 化反应、过滤待处理液体中的悬浮固体，等的材料。本领域的普通技术人员也将认识到在隔室130、 135中可以存在多 种结构。例如，除所述的之外，隔室可以包含其它组件和/或结构，例 如挡板、孔网、板、肋材、带、筛网、管、碳颗粒、碳过滤器等，其 可以用于例如容纳该离子交换介质、控制流速等。该隔室可以各自包 含相同类型和/或数量的各种组件和/或具有相同构造，或者可以具有不 同组件和/或结构/构造。在本发明的某些实施方式中，该介质的选择使得其能够从溶液中 吸附一种或多种目标组分，例如Ca2+、 Mg2+、 HC(V,如前所述。在 一些情况下，该介质可以选择从溶液中相对于其它不可沉淀或非目标 离子优先吸附一种或多种目标组分。例如，该介质可以选择从溶液中 相对于Cr离子优先去除HC(V离子。在一些实施方式中，该介质可以 选择使得该介质能够从溶液中相对于非目标组分吸附至少约三倍的目标组分(以摩尔计)，在一些情况下，相对于目标组分至少约4倍、 至少约5倍或至少约6倍。在一些情况下，可以在电净化设备中将进 料液体净化以制备具有小于约50 ppm、小于约30卯m、小于约10 ppm、小于约5ppm、小于约3ppm、小于约lppm、或小于约500ppb 的一种或多种目标组分的净化液体。在一些情况下，目标组分在净化 液体中的总浓度可以小于约50ppm、小于约30ppm、小于约10ppm、 小于约5ppm、小于约3ppm、小于约lppm、或小于约500ppb。在这些或其它实施方式中，可以将进料液体净化使得至少约50 %、至少约60%、至少约70%、至少约75%、至少约80%、至少约 85%、至少约90%、至少约95%、至少约97%或至少约99%或更多的 一种或多种目标组分(例如硬性离子)从进料液体中去除。在一些情 况下，可以将至少约50%、至少约60%、至少约70%、至少约75%、 至少约80%、至少约85%、至少约90%、至少约95%、至少约97% 或至少约99%或更多的全部目标组分从进料液体中去除。在某些情况 下，进料液体的净化可以制备具有电阻大于约0.1兆欧cm、大于约1 兆欧cm、大于约3兆欧cm、大于约6兆欧cm、大于约9兆欧cm、大 于约12兆欧cm、大于约15兆欧cm或大于约18兆欧cm的净化水流。 在本发明的一些实施方式中，该介质可以从溶液中相对于其它目 标组分或其它基质组分(例如不可沉淀离子)优先去除某些目标组分。 因此，该介质可以能够从待净化的液体中去除第一分数量的笫一离子 (或其它组分)和第二分数量的第二离子(或其它组分)，其中第一 分数量和第二分数量是不同的。例如，该介质可以优先从溶液中去除 约50%、约60%、约70%、约80%、约85%、约90%、约95%、约 97%、约98%、约99%或约100%的特定目标组分，而从溶液中仅去 除约30%或更低、约40%或更低、约50%或更低、约60%或更低、 约70°/。或更低、约80%或更低、约90%或更低、约95%或更低、或 约99%或更低的其它组分。换言之，只要该介质能够去除从溶液中去 除的目标组分的百分比大于从溶液中去除的其它组分的百分比，就可 以进行目标组分的优先去除。因此，例如介质可以能够通过从溶液中 去除90%目标组分和80%非目标组分(例如不可沉淀的离子)而优先 去除目标组分。作为另一实施例，相对于非目标组分(例如不可沉淀 离子，例如钠离子或钾离子)，介质可以优先从溶液中吸附硬性离子(例如钙离子、镁离子等)。在某些实施方式中，可以使用选择能够从溶液中去除某种特定有 机组分的吸附介质。例如，在一些情况下，可以在本发明的一种实施 方式的电净化设备中净化包含这种目标有机组分的进料液体，制备具有小于约lppm、小于约500 ppb、小于约100ppb、小于约50 ppb、 小于约10ppb、小于约5ppb或小于约1 ppb的溶解的至少一种有机化 合物(或TOC)的净化液体。在其它实施方式中，可以净化包含该目 标有机组分的进料液体使得从进料液体中去除至少约50% 、至少约60 %、至少约70%、至少约75%、至少约80%、至少约85%、至少约 90%、至少约95%、至少约97%、 99%、 99.5%、 99.9%、 99.99%或 更多的溶解的至少一种有机化合物(或TOC)。包含这种目标有机组 分的进料液体可以具有例如至少约1 ppm、至少约3 ppm或至少约10 ppm或更多的溶解的至少一种有机化合物(或TOC)。在一组实施方式中，在操作过程中，由电极150、 155将电场作用 在稀释和浓缩室上，产生电势梯度，促使离子从稀释室朝向浓缩室移 动，该施加的电场可以基本垂直于电去电离装置内部液体的流动芳 香。该电场可以基本均匀地作用在稀释和浓缩室上，沿隔室产生基本 均匀、基本稳定的电场；或者在一些情况下，该电场可以非均匀施加， 导致沿隔室的电场强度不均匀。在本发明的一些实施方式中，在操作 过程中可以反转电场的极性，反转装置内部电场的方向，例如如 Gallagher等在美国专利号5558753、或Giuffrida等在美国专利号 4956071中所述那样，两篇文献都引入此处作为参考。极性反转可以用 于例如帮助在电去电离装置中介质的再生，通过连续实现液体净化， 如下所述。电极150、 155可以分别各自由任何适于在装置内部产生电 场的材料制成。在一些情况下，电极材料的选择可以使得该电极可以 用于例如长期使用而不会产生显著的腐蚀或降解。适合的电极材料和 构造是本领域公知的。电净化设备100也可以包括其它未示出的构造和/或组件，例如其 它电极、管构造、单元操作、泵、贮液器、阀门、搅拌器、緩冲罐、 传感器、控制元件等，其功能、使用和设置是本领域的普通技术人员 显而易见的。在一些情况下，电净化设备内部的电去电离装置110可 以具有其它未示出的内部几何条件，例如具有圆柱形、矩形或螺旋形隔室。在某些实施方式中，在电净化设备100和/或电去电离装置110中液可以使用不同的入口和/或出口构造。因此应当理解本发明的系统和方法可以和各种可能需要一种或多种液体净化的系统连接使用；因 此本领域的普通技术人员可以根据特定工艺的需求，在不脱离本发明 范围的情况下，对该电净化设备进行改进。在本发明的某些实施方式中，电净化设备可以从水或其它液体中 去除显著量的溶解和/或悬浮有机物。例如，该电净化设备可以包括电 去电离装置，该电去电离装置包含能够吸附一种或多种有机物(其可 以带电荷或不带电荷)的介质，因此从待净化的液体中去除至少一些 有机物。在一些情况下，该电去电离装置可以能够从待净化的液体中 去除有机物，而不会在电去电离装置中发生实质性结垢。此处所用的 "实质性结垢"是指其中由有机物质产生的结垢沉积物的形成对该电 净化设备的正常功能和性能造成不利影响的状况。除上述那些之外， 适合的介质的实例还包括碳颗粒、碳滤材、微孔离子交换树脂、丙烯 酸基树脂，等。在某些实施方式中，施加的电场可以有助于带电荷的 有机组分从稀释室移动进入浓缩室，例如通过如前所述的离子选择性 膜。用于本发明的某些实施方式的电去电离装置中的介质通过将该介 质暴露于再生溶液(例如包含至少一种再生剂组分的洗脱溶液)而再 生，在该装置中，例如酸性溶液(例如用于再生阳离子树脂)、苛性 碱溶液(例如用于再生阴离子树脂)、或浓盐溶液(例如用于再生阳 离子和/或阴离子树脂)。例如，可以将该介质暴露于用于能够解吸基(例如、1脱或^生溶液)将该介质再生。如:处所述，当"基本完全 部分，，的吸附目标组分被去除时，该介质被"基本再生"。从介质上 去除的"基本完全部分"的吸附目标组分是指在再生过程中去除了树 脂上吸附的至少约50%目标组分，在一些情况下，在再生过程中去除 了树脂上吸附的至少约70 %或至少约90 %或更多的目标组分。在一些 情况下，在再生过程中去除了吸附在树脂上的基本所有目标组分。在 一些情况下，可以反转电去电离装置的极性，以有助于介质的再生(例 如此处进一步所述的)，和/或降低或消除电去电离装置内的结垢和/ 或污垢。在一些情况下，可以使用控制器帮助电去电离装置内部介质的再生，如下更详细的描述。对于很多种吸附介质和吸附组分，例如某些离子交换吸附介质和 某些离子目标组分，包含这种用于从进料液体中去除这种组分的这种介质的电去电离装置的操作会导致介质的电阻随时间增大，由于介质对目标组分变得越来越饱和(例如二价阳离子，例如Ca^和Mg2+)。 在一些这种实施方式中，可以使该吸附介质(其可以是对吸附组分完 全饱和或部分饱和)以降低其电阻。例如，可以4吏具有第一电阻的吸 附介质再生使得再生后的吸附介质的电阻小于笫一电阻，例如比第一 电阻小至少约5%、小至少约10%、小至少约15%、小至少约20%、 小至少约25%、小至少约35%、小至少约50%、小至少约75%或小 至少约90%,等。通过使用再生降低吸附介质的电阻，可以操作该电去电离装置以 通过使用与通常可实现常规电去电离装置同等性能相比更小的施加电 势而得到所需的目标组分去除程度和产物液体纯净程度。例如，在其 中本发明的电去电离装置包括由阳离子选择性膜将其彼此隔开的稀释 和浓缩室的某些实施方式中，该装置可以用可以保持在足以有助于基 本完全量的Na+从稀释室移动到浓缩室的值的施加电势操作，而该电势 值并不足以有助于基本完全量的Ca"从稀释室移动到浓缩室中。该洗脱或再生溶液的组成可以选择以有助于目标组分(例如离 子、有机物等)从吸附介质上解吸和/或交换(即"再生"该介质)。 此处所用的"酸性溶液"以其普遍含义给出，即pH值小于7的溶液。 在一些情况下，该酸性溶液可以是强酸性溶液(即pH值小于约3、小 于约2或小于约1)。酸性溶液的可能适合的浓度的实施例包括约4wt %、约5\^.%、约7 wt.。/。或约10wt。/。的溶解的酸，强酸的实施例包 括HN03、 H2S04、 HC1等。类似地，此处所述的"碱性，，或"苛性碱，， 溶液以其普遍含义给出，例如pH值大于7的溶液。在一些情况下，该 苛性碱可以是强碱性溶液，即pH值大于约12、大于约13、大于约14。 苛性碱溶液的实施例包括约4 wt. % 、约5 wt. % 、约7 wt. %或约10 wt. %的溶解的碱，强碱的实施例包括NaOH或KOH。此处所用的"浓盐溶液"是包含盐的浓度至少足以在约30分钟之 后使介质显著再生(即在约30分钟之后使介质上吸附的组分减少至少 约20%，在一些情况下减少至少约50%、至少约75%、至少约80%、至少约85%或至少约90% )的溶液。可以在洗脱或再生溶液存在下从 吸附中解吸或由另一组分对吸附组分进行交换，例如由于吸附组分和 介质的吸附-解吸动力学发生变化，在当时装置内部的浓度等条件(即 使交换发生的条件)下，与吸附组分相比，介质对再生组分(例如再 生溶液中的盐或离子)优先结合，等。在一些情况下，可以通过在树 脂中产生机械变化，使吸附组分从吸附树脂中发生至少一些解吸。例 如，将该介质暴露于再生溶液(例如酸性溶液、盐溶液或苛性碱溶液) 中，其中该溶液的选择以造成树脂的收缩或膨胀，其会从树脂中机械 排出某些捕获和/或吸附的组分。例如，将树脂暴露于浓盐溶液中可以 使树脂内部的孔收缩，因此可以会使吸附和/或包含在这些孔中的有机 物排出。可能适合根据选择的介质有助于吸附介质的再生的盐的非限定性 实施例包括Na+、 K+、 Cr、 F、 Br-、 r等的一种或多种。作为一种实 施例，可以对吸附在吸附介质上的组分(例如Ca^或有机物)进行化 学和/或物理解吸，或者使用来自浓盐溶液的Na+或K+进行离子交换。 在一些情况下，用于再生介质的浓盐溶液可以包括碱金属卣化物，例 如氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化钾、溴化钠、溴化钾，及其混合物 (例如氯化钠和氯化钾的溶液，等)。在一些情况下，盐的浓度可以 为至少约4wt.。/。、至少约5wt.。/。、至少约7wt.。/。、至少约10wt.。/。、 至少约12wt.0/。、至少约15wt.。/。，或者在一些情况下更大。可能适用于有助于介质再生的酸的非限定性实施例包括强酸，例 如矿物酸和包含矿物酸(例如硫酸、盐酸、硝酸或其混合物)的混合 物。类似地，可能适用于有助于介质再生的碱的非限定性实施例包括 强碱及其混合物，例如氢氧化钠或氬氧化钾。在本发明的某些实施方式中，有利地，该介质可以在电去电离装 置中再生，例如在净化循环之间和/或在装置的连续或半连续操作过程 中。在一些实施方式中，在电净化设备连续制备净化产物液体的同时 再生该介质，例如如下进一步描述的。在介质使用过程中的任何时候 可以再生该介质，例如当该介质完全用尽时(例如对于目标组分达到 平衡)或当其仅部分饱和时(例如该介质尚未达到平衡)。当该介质 对至少一种吸附组分(例如目标有机组分、目标离子组分等)完全饱 和时，该介质完全用尽，即该介质不再能够从溶液中吸附更多的目标有机组分、目标离子组分等。如此处所用，介质能够吸附的特定组分 的最大量被称作介质对该特定组分的的"最大吸附容量"。此处所用 的"吸附容量"或"最大吸附容量"是指当暴露于在特定使用条件下 该介质碰巧暴露的特定组分的混合物时该该介质能够吸附的特定组分 的最大量，其取决于该介质暴露的特定溶液中所有组分之间的平衡。 这与在介质暴露于该组分的纯溶液的情况下(即该组分是该溶液中唯 一能够吸附到介质上的试剂)测定的介质对特定组分的"额定容量" 是有区别的。因此，仅为了其中该介质暴露于特定组分的纯溶液中的 操作条件，介质对该介质的"吸附容量，，将与其对该组分的"额定吸 附容量"相同。在某些实施方式中，如上所述，在一些情况下当该介质仅部分用 尽(即尚未完全用尽)时，也可以再生该介质。因此，作为非限定行 的实施例，可以在介质用于吸附目标组分的能力开始降低氮该介质尚 未达到对特定目标组分的最大吸附容量(即该介质尚未达到平衡)时，可以再生该介质。在一些情况下，可以在该介质吸收不超过约10%的该介质对一种或多种目标组分的最大吸附容量时，以及在一些情况下，当该介质吸附了不超过约20%、不超过约30%、不超过约50%、 不超过约75%、不超过约80。/。、不超过约90%、不超过约97%、不 超过约98%、或不超过约99%的该介质对一种或多种目标组分的最大 吸附容量时，可以再生该介质。在一种实施方式中，在一定时间间隔 时再生该介质，使得在介质的长期使用过程中与目标组分不会达到平 衡。在一些实施方式中，当介质的电阻达到特定值(在一些情况下， 其指示特定量的离子组分被吸附到介质上，例如Ca"或Mg2+ )和/或变 化特定量时可以再生该介质。介质的电导率可以通过例如使用电阻传 感器进行测定。作为非限定性实施例，该介质可以具有指示该介质基 本不含吸附组分的第一电导率，当该介质的电导率有第一电导率改变 特定百分比时可以对该介质进行再生，例如电导率可以改变第一电导 率的至少约10%、至少约25%、至少约50%、至少约75%、或至少 约100% 。在其它实施方式中，当该电去电离装置的入口和/或出口内(例如 在稀释流和/或浓缩流中)的组分浓度到达特定浓度时，可以对该介质进行再生。例如，该电净化设备可以包括一个或多个能够检测钠、钙 等的传感器，这种传感器可以位于和该电去电离装置的入口和/或出口 流体连接。在一些情况下，任意上述传感器(和/或其它在电净化设备 中的传感器)可以与一个或多个监测器或控制器感应连接，其可以用 于例如测定和/或控制介质的再生，控制电净化设备内部(例如电去电 离装置的入口流和/或出口流中) 一种或多种离子的浓度。例如，根据 传感器测定(例如钙离子浓度)，控制器可以启动树脂的再生，向电去电离装置的入口和出口流中添加流体以将组分(例如Ca2、 Mg2+、 Na+等)的浓度保持在特定值下，等。在一些实施方式中，该介质可以在该设备中再生，其再生方式用 于阻止装置内部的实质性结垢和/或实质性污垢，例如在解吸该吸附到 介质上的目标组分的过程中。例如，某些离子对(例如Ca"和HCCV、 Mg"和HCCV)、某些离子和有机物，等会造成电去电离装置中的结 垢和/或污垢。因此，在一种实施方式中，该介质可以使用如上所述的 再生溶液处理，处理方式用于从该介质中充分解吸例如离子对的第一 组分，而不会充分解吸例如离子对的第二组分，即使得基本完全部分 的第一组分从介质上解吸，而第二组分保持充分吸附在介质上。即， 该介质的处理可以使得第二组分基本保持吸附到介质上，而第一组分 从介质上解吸，使得确实与第一组分同时解吸的第二组分的任意量通 常在不会造成例如一旦沉淀或第一和第二组分的其它接触时装置内发 生实质性结垢和/或实质性污垢的量，非必要地，在其中再生该介质以防止电净化设备内实质性结垢和/ 或污垢的实施方式中，如上所述，在第一组分充分解吸并从设备中去 除之后可以从介质上解吸该第二组分，即使得与第二组分同时解吸的 第一组分不足以造成电净化设备内部的实质性结垢和/或污垢。例如， 一旦介质暴露于能够解吸第一组分而不会从介质上解吸充分量的第二 组分时，第一组分可以充分从介质上解吸出来，然后， 一旦介质暴露 于第二再生溶液，第二组分可以充分从介质上解吸出来。该第一和第 二再生溶液可以包含相同或不同的溶质(例如盐、酸、苛性碱等)。 在一些情况下，该第二溶液可以比第一溶液具有更高的浓度或活性。 在一些情况下可以在使用该电净化设备制备净化液体的同时再生该介 质。作为一种特别的实施例，在包含已经吸附有碳酸氢根(HC(V)和 4丐离子(Ca2+)的介质的设备中，可以首先从介质上解吸碳酸氢根离 子，然后解吸钙离子。钙介质可以是任意已经吸附碳酸氢根和钙离子 的离子交换介质，例如阳离子介质、阴离子介质、其组合物，等。在 一些情况下，钙介质可以对需要解吸的特定离子具有更高的亲和行， 例如钧、镁、硼、铁等。作为一种特定的实施例，可以通过将该介质 暴露于包含足以使碳酸氢根从介质上解吸而不足以使钙离子从该离子 交换机制上解吸的溶解的NaCl的第一盐溶液，而使碳酸氢根离子从介 质上解吸，例如，该盐溶液可以是包含浓度低于约2 wt.%、约3 wt. %、约4 wt.。/。的NaCl溶液。非必要地，然后通过将该介质暴露于包 含足以使钙从该离子交换树脂上解吸下来的相对较高浓度(通常高于 笫一盐溶液的浓度)的溶解NaCl的第二盐溶液，将钙离子从介质上解 吸下来；例如第二盐溶液的浓度可以为至少约4 wt.%、至少约5 wt. %、至少约7wt.。/。、至少约9 wt。/。或至少约10 wt,。/。或更多的NaCl。 作为其它实施例，可以首先将介质暴露于酸溶液，然后暴露于盐溶液； 首先苛性碱溶液，然后酸溶液；首先盐溶液，然后酸溶液；首先盐溶 液，然后苛性碱溶液。该树脂可以通过任意适当的技术在该电去电离装置中再生。在一 组实施方式中，可以通过将该树脂暴露于再生溶液(例如如前所述的) 中将该树脂在电去电离装置中再生。例如，该电去电离装置可以以间 歇或半间歇方式操作，其中周期性将所有或部分树脂暴露于再生溶液 中。在如下进一步所述的一些情况下，例如在半间歇操作过程中，在 介质再生的同时，电去电离装置的其它部分(例如其它隔室)可以仍 用于制备净化液体。根据操作模式和特定应用，稀释室、浓缩室或两 室中的树脂可以例如相继或同时再生。在一些情况下，可以4吏用多种技术组合对该介质进行再生。例如， 可以使用一种或多种再生溶液(例如酸溶液、苛性碱溶液、浓盐溶液 等)非必要地与能够使介质收缩或膨胀的技术和/或试剂相结合。对该 介质进行再生。介质的收缩或膨胀会由于例如物理力或机械破坏等从 介质中驱除或解吸离子、有机物等。例如，在一种实施方式中，可以 将离子、有机物等从存在于介质中的孔中解吸出来。在一组实施方式中，可以在该设备用于制备净化液体的同时在电净化设备的电去电离装置中再生该介质。图2A和2B中示出了在液体 净化的同时在电去电离装置中再生介质的实施例，在电去电离范围内 电场可以反转(例如如下进一步所述的那样)。参照图2A，最初电场的极性或方向使得带负电荷的离子(例如cr、 HCCV、 CO,等)被吸引到右边(+ )，而带正电荷的离子(例如Ca2、 Na+、 K+) ^皮吸引到 左边(-)。在该图中，阴离子选择性膜215优选使带负电荷的离子通 过，而阳离子选择性膜225优选使带正电荷的离子通过。包含一种或多种待去除的目标组分(例如离子、有机物等)的待 净化液体230通过隔室210，而用于再生的浓盐溶液240通过隔室220。 如前所述，当待净化液体进入稀释室210使，待净化的目标组分可以 吸附到介质250上。浓盐溶液240流过图2A中的浓缩室220。 一旦该 介质暴露于浓盐溶液240，已经被吸附到介质250上的组分就会解吸(进 入液体245中并离开该室)，如前所述。因此，离开稀释室210的液 体235被净化(即使得该液体与进入液体230相比具有较低的待净化 组分浓度)，同时离开浓缩室220的液体245使至少一部分介质250 得以再生。然后液体245可以进入其它工艺或操作，作为废液排出， 等。在一些情况下，在该装置的操作过程中可以反转电场的方向(液 参见美国专利号5558753)，导致例如图2A中的设置转变为图2B中 的设置。在该设置中，室220中的该(至少部分)再生的介质250可 以用于液体净化，同时可以再生对例如一种或多种吸附的目标组分至 少部分饱和的室210中的介质250。通过反转电去电离装置中的电场方 向，室210作为浓缩室，而室220作为稀释室。此外，可以反转进入 液体230和240的入口 ，使得待净化液体230进入室210 (现在的稀释 室)，而浓盐溶液240进入室220 (现在的浓缩室)。与上述关于图 2A所述相同的移动原理也适用于图2B所述的构造，由于电场反转使 得两者相反，因此现在的室210制备净化液体，而现在的室220制备 包含至少部分从液体230中去除和/或从介质250中解吸的目标组分。 此外， 一旦暴露于浓盐溶液240，室210中的介质250现在可以得到再 生，而室220中的(前面再生的)介质250现在可以用于从待净化液 体230中解吸一种或多种目标组分。在这种情况下(例如在图2A和2B中所示的实施方式之间)，电去电离装置的电场可以根据需要或特定应用的要求经常反转。电场两 极之间的循环频率可以根据特定应用特有的参数进行改变，例如进料水的硬度或目标组分浓度；用于洗脱的浓盐溶液的浓度和/或组成；介 质的类型、量和/或尺寸；进入液体的流速；电净化设备及其内部隔室 的尺寸；施加的电压；所需的净化程度；结垢和/或污垢程度的测定； 等。本领域的普通技术人员将能够通过不超过常规的试验选择或优化 特定电净化设备的操作条件来适应特定的应用，例如，当在离开液体 浓缩物和/或产物流中检测到目标组分(例如硬性离子或有机组分、指 示污垢和/或结垢的化合物等)的特定浓度时，可以反转电场。作为另 一实施例，当特定量或浓度的目标组分能够通过电净化设备而不被吸 附(例如在离开电净化设备的一种或多种流中检测到特定量的目标组 分时，例如当电净化设备中的介质中达到目标组分的临界点时)，可 以反转电场。在另一实施例中，当没有达到特定极限液体纯度时(例 如净化液体流中的目标组分浓度超过特定的预设值或范围时)可以反转电场。在另一实施例中，电场可以以固定速率或频率(例如每6小 时或每24小时)进行反转，或者当电净化进行预设时间时(例如在使 用12小时后，在使用36小时后，在使用一周后)可以反转电场。在 另一实施例中，电场可以根据电去电离装置的浓缩室和/或稀释室中的 浓度测量(例如硬性离子或其它目标组分)来反转，例如通过传感器， 例如电导率传感器、钙传感器、钠传感器等。在另一实施例中，当在 电净化设备等中的例如电去电离装置(例如在离子选择性膜上)中开 始发生实质性结垢和/或污垢室可以反转电场。电场的反转可以与电去 电离装置内部的树脂再生同时进行，或者反转可以发生在电去电离装 置内部的介质再生之前或之后进行，这取决于特定的应用。依照一组实施方式，通过周期性反转电去电离装置中的电场，电 净化设备可以长期基本连续操作。 一种隔室(浓缩室)中的介质可以 得以再生，同时另一种隔室(稀释室)中的介质处于使用状态；然后， 一旦反转电场，再生的介质可以使用，同时用过的介质可以再生。钙 工艺可以根据需要重复多次，因此提供电净化设备基本连续使用来制 备净化液体。"基本连续，，是指电净化设备可以根据需要用于制备净 化液体(例如间歇地、周期性地、连续地等)，当电极方向反转和使 来自该设备地净化液体流稳定时仅有短暂中断，即该电净化设备没有将介质从装置中取出或更换而在这段时间里不能使电净化设备制备净 化液体流的时间间隔，在一些情况下，在电压反转之后的开始阶段在 新制备的浓缩流中会发生水质的恶化，水质的恶化非常不重要，使得 在电压反转过程中或之间的任何时间里不需使液体产品作废。换言 之，来自新形成的消耗或浓缩室中任意一种或两者的液体产品的电导 率非常小，使得在 一 种液流或另 一 液流或两者中该液体产品仍可接 受。因此，在很多情况下，该短暂中断可以为几分钟或几秒长，或者 甚至不存在(即该电净化设备可以根据需要在任何时候制备净化液体流，而不会造成液体制备的中断)。例如参见美国专利号4956071。在一组实施方式中，该电净化设备可以操作任意、选定或预设时 间。在另一组实施方式中，该电净化设备可以操作，以例如通过介质 吸附从进料液体中去除比介质对目标组分的最大负载容量更大量的一 种或多种目标组分。即，在这种实施方式中，该介质可以用于从待净 化液体中去除一种或多种目标组分，其中可以被介质去除的目标组分 的量大于该介质一次可以吸附(即当介质饱和时)的目标组分量(" 最大负载容量")。通过上述再生技术，这通过本发明的周期性"再 填充"介质容量的技术可以实现，同时该介质仍保持在该电去电离装 置中。这可以通过降低结垢和/或有机物污垢的趋势和/或通过在电去电 离装置的更长操作时间内保持介质的组分选择性吸附特征来改进常规 操作装置的运行。在某些实施方式中，有利地，依照本发明的某些方面的操作和再 生方法可以使电净化设备中的电去电离装置直接暴露和处理净化"硬 的"或"脏的"水，而没有上游的"软化"或净化工艺，即能够从溶 液中去除或降低硬性离子或其它不适宜的组分(例如TOC或特定的有 机组分)的浓度的工艺。通常必须在常规的电去电离装置上游提供而 在本发明的某些实施方式中可以避免使用的水软化装置包括离子交换 装置、反渗透装置、超滤装置、纳滤装置、渗析装置，等。因此，在 一组实施方式中，硬水和/或含相对高含量的TOC的水可以直接进入电 去电离装置中，而不需要在上游润滑或预处理以去除TOC。在另一组 实施方式中，可以对进入水(或其它液体)进行一些软化，氮不足以 使进入电净化设备的水完全"软化"(即硬性离子或其它目标组分的 浓度足够低以防止在常规操作的电去电离装置中发生实质性结垢和/或实质性污垢)。在另一组实施方式中，该电净化设备能够从进入液体 中(例如从如前所述的硬水中)去除特定量的目标组分(例如硬性离子)。例如，该电净化设备可以去除大于约70%、约80%、约90%、 约95%、约97%、约98%或约99%的进入硬性离子或其它目标组分， 在一些情况下，不会造成在电净化设备中的实质性结垢。因此，在一 组实施方式中，该电净化设备能够处理硬水，而不会在电净化设备中 形成实质性结垢或污垢。图3中示出了依照本发明的某些实施方式的可以基本连续使用并 同时提供介质再生的电净化设备的实施例。在该示出的实施方式中， 电净化设备300包括单一的用于待净化液体的进入口 125。当然，在其 它实施方式中，该电净化设备可以包括多于一个进入口，例如两个用 于一种或多种待净化液体的进入口，用于待净化液体的第一进入口和 用于浓盐溶液的第二进入口，等等。在图3中所示的实施例中的液体 120—旦进入系统300,就被分成稀释通道310和浓缩通道320。稀释 通道310通过几个液体控制系统315、 317、 319等，其可以为例如阀门、 过滤器、流量剂、其它管道、流动控制元件、传感器、执行器、粘度 计、温度计、热电偶、pH传感器、压缩元件等。在一些情况下，该液 体控制系统可以包^"用于将添加剂引入也流中例如用于控制pH值或 微生物、促进絮凝等的装置。本领域的普通技术人员将能够确定适用 于特定实现特定应用的特定目的的适当装置和系统；作为一个特别的 实施例，液体控制系统315可以是流动控制单元，该流体控制系统317 、 319可以是过滤器。在图3中所示的浓缩通道320中，液体控制系统可 以作为示例性的实施例而扩张。此处，浓缩通道320净皮分割成支路322 、 324、 326。在该非限定性的实施例中支路326进入贮液器330中，而支 路322、 324在ji&液器330周围表现为各种旁路和控制系统(例如在该 jjhi液器330不必用于系统300的常规操作而被用作緩冲罐或溢流罐的 系统中)。在图3中还示出了集中其它液体控制系统323、 325、 327、 329;例如，液体控制系统327、 329可以为过滤器，液体控制系统323、 325可以是流量控制元件，例如阀门。在一种实施方式中，贮液器可以是收集罐或其它能够储存液体的 容器，例如緩沖罐、溢流罐等。在另一实施方式中，根据特定的应用， fi液器330可以充满任何适用于电净化设备中的流体。例如，主页关330可以容纳其组成选择以促进在电去电离装置110中容纳的介质再生 的溶液，例如浓盐或酸溶液。jJi液器330可以使用本领域的普通技术 人员公知的任何适当技术进行充满和排空。例如，如果贮液器330用 于充满浓盐溶液，可以从外部来源(图3中未示出)将浓盐溶液引入 贮液器330中。可以使用支路326充满贮液器330，非必要地使液体通 过用于添加盐以提高盐浓度等的元件。作为另一实施例，泵331可以 用于将液体泵入和/或出贮液器330。在图3的实施例系统中，支路322、 324、 326 (通过贮液器330 ) 合并成浓缩通道340。稀释通道310和浓缩通道340通过入口 128、 129 分别引入电去电离110中。在电去电离装置IIO的电极周期性反转(例 如当达到某种状态时，例如当在离开该设备的液体中检测到某一最小 和/或最大浓度的目标组分时)的实施方式中，可以使用三通阀门350、讨论的电去电离装置110的适当隔室中。类似地，可以使用三通阀门 360、 365将来自该电去电离装置110中的浓缩是和稀释室的流出液体 引导进入适当的通道，例如产物通道370和废液通道380。非必要地， 在产物和/或废物通道上可以存在液体控制系统375、 385，例如用于监 控流量或一种或多种目标组分的浓度。然后来自通道370、 375的液体 通过使用点3卯、395离开电净化设备300。在图3中，流体控制系统375与监控器/控制器377通过信号线378 电连接。该信号可以时任何适当的信号，例如气动信号、电信号、机 械信号等。监控器/控制器377可以时任何能够从检测到来自信号线378 的输入信号，且通过信号线371、 372、 373、 374将信号传递到液体控 制系统315、 317、 319和/或电去电离装置110的系统或机械装置。信 号线371、 372、 373、 374和378都不必传递相同类型的信号。监控器/ 控制器377可以是例如机械控制器、气动控制器、计算机或计算机组、 半导体芯片或其它集成电路微处理机、等。在一些实施方式中，监控 器377可以是"硬接线的，，控制系统、既定程序的计算机控制系统， 或者该监控器377可以是计算机实现的控制系统，器可根据需要编程 或修改。该算法可以是预设算法，或者器可以是可以适应变化的工艺 条件(例如在该流动是脉动或不规则分布的工艺中)的算法。在一种 特定的实施方式中，当监控器/控制器377根据来自液体控制系统375的传感器(和/或其它液体控制系统，未示出)读数确定表示电去电离装置110中的介质再生时(例如当在使用点390处硬性离子的浓度到 达特定值时；当检测到在装置的稀释室中吸附介质对目标组分的特定 饱和程度(例如至少50%饱和、75%饱和、卯％饱和、或更大)时；当在装置的浓缩室中检测到目标组分的特定极限浓度(例如任何指示 临界点的非零浓度)时；当检测到指示目标组分的特定吸附饱和程度的吸附介质的点组率和/或装置耗电两和/或所需施加的电势的变化 时；等)，那么监控器277会启动适当的响应(例如通过实现或执行 以下中的一种或多种将再生溶液引入电去电离装置110中、反转电 去电离装置110中的极性、给操作员提供已经达到特定浓度或其它条 件的信号、等)。在图4中，示出了能够基本连续使用的电净化设备400的另一实 施例。为清楚起见，上述对监控器/控制器和控制系统的讨论不作特别 描述；尽管在一些实施方式中，可以提供这种控制系统。在该实施例 中，电净化设备400具有两个平行的电去电离装置110、 111。液体从 进入点125、 126进入电净化设备400。进入进入点125、 126的液体可 以相同或不同。 一系列液体控制系统314、 315、 316、 317、 318、 319、 323、 325、 327、 328、 329、 332、 333、 334、 335将液体引导进入电去 电离装置IIO、 111中。液体控制系统可以包括过滤器、流量计、其它 管道、流体控制元件、传感器、执行器、粘度计、温度计、热电偶、 pH传感器、压缩元件等，如上述参照图3所述。例如，液体控制系统 314、 315、 316、 318、 323、 325、 328、 333、 334、 335可以表现为泵 或阀门，而液体控制系统317、 319、 327和329可以表现为过滤器或传 感器。如上述参照图3中所述，该系统可以被一个或多个监控器/控制 器(未示出)所控制，其可以与一个或多个传感器(未示出)连接。 非必要地，液体可以从贮液器330中引出或引入其中。 一旦离开电去 电离装置IIO、 111，流体控制单元(例如泵360、 361、 362、 363、 365) 会将液体引导到使用点390、 395、 397。在一些情况下， 一个电去电离 装置可以用于净化液体，而另一个电去电离装置不用于液体净化目 的；作为实施例，可以在另一电去电离装置上进行维修，另一电去电 离装置可以用于再生介质，等。在一些情况下，并行操作的电去电离 装置的作用可以反转(或两者同时激活)以保证电净化设备的基本连续运行。图11中示出了电净化设备的另一实施例。在该图中，液体从进入点529进入电净化设备500中进入流520中。然后非必要地使该液体通 过一个或多个过滤器，然后进入电去电离装置510中。例如，如图11 中所示，该液体可以通过一个或多个软化器517、碳过滤器518和/或 颗粒过滤器519。当然，在另一实施方式中，也可以通过特定应用使用 其它过滤器(或者不用过滤器)。在通过过滤器517、 518和519之后， 在图11中，将液体分成三股液流510、522和527。通过使用隔膜阀515、 529和528可以分別控制这些液流的流速。液流527引导在电去电离装 置610的电极室。液流527通过电去电离装置610的阳极室513，然后 通过阴极室514，然后引入排水管597。液流510通过电去电离装置610 的稀释室511，作为液流509流出，而液流522引入电去电离装置610 的浓缩室512，作为液流508流出。应当指出尽管在图11中将该电去 电离装置显示为具有单一的稀释室511和单一的稀释室512，但在本发 明的其它实施方式中也可以预见具有多个稀释室和/或浓缩室的电去电 离装置。图11中所示的电去电离装置610的单一稀释室和浓缩室仅用 于清楚描述的作用。例如，在其它实施方式中，该电去电离装置可以 具有与图1中所显示的相类似的结构。在图ll中，在从电去电离装置610中流出后，液流508被引到排 水管595中，而从稀释室511流出的液流509被引入三通阀门560中。 阀门560可以引导将液流509中的液体引入使用点590或排水管595 中。当电净化设备用于制备净化液体时，三通阀门560可以通向使用 点590。然而，在电去电离装置610中包含的介质再生的过程中，三通 阀门560可以通向排水管595。如图11中所示，ji&液器530可以容纳其组成选择以促进电去电离 装置610中容纳的介质再生的溶液，例如浓盐或酸溶液。贮液器530空。在再生过程中，泵531可以将再生溶液泵入稀释室511和浓缩室 512中的一个或两个中。 一旦离开这些隔室，可以将再生溶液引入如前 所述的排水沟595中。传感器575与从稀释室511中流出的液流509流体连接。传感器 575可以是例如电导率传感器、钙传感器、钠传感器等。可以使用监控器或控制器(未示出)监控由传感器575产生的信号，在一些情况下， 可以发出适当的响应，例如当包含在电去电离装置610中的介质需要 再生时发出信号。也可以存在其它传感器，例如流量传感器、温度探 针、压力仪、等。作为实施例，在图11中，传感器576、 577和578 可以分别检测液流527、 510和522的特征，例如流量。图12中示出了本发明的电净化设备的另一实施例。该装置的构造 与图11中所示的电净化设备相似，尽管液流508 —旦从电去电离装置 610的浓缩室流出，就被引导到循环回路562中，由泵563控制。循环 回路562可以通向排水管595 (通过阀门598控制)，和/或通向分别 进入稀释室511和浓缩室512的液流510和/或522中。在图12中所示 的实施方式中，包含在贮液器530中的再生溶液可以^皮注入电去电离 装置610中，直至该电去电离装置基本充满再生溶液，和/或再循环到 与电去电离装置610相连接的循环回路562中，如果需要，例如直至 电去电离装置610中所含的介质已经充分再生为止。 一旦进行适当程 度的再生后，可以将再生液体通向排水管595。这种设置可以促使电去 电离装置内部的流动分布，在一些情况下，这种设置可以帮助降低电 去电离装置610中所含吸附介质再生所需的再生溶液的量。图13中所示的实施例与图12中所示的电净化设备相类似。在该 图中，液流520净皮分为三股液流510、 527和521。液流527被引向电 去电离装置610的电极，而液流510 ^^引向电去电离装置的稀释室 511。液流521被引导通过循环回路562的一部分，通向电去电离装置 610的浓缩室512。可以使用三通阀门523阻止液流510和522的混合。 而且在该设置中，在使用电去电离装置610制备净化液体，以及在电 去电离装置610中所含的介质的再生过程中，可以使用泵563。通过使 用物流562使一部分浓缩流再生，电去电离装置610的浓缩室和稀释 室中的流体的流速可以控制到几乎相等(因此降低了电去电离装置610 内所含的任何膜两侧的压差的效果)，或者将其控制到任意其它所需 的相对流速。此外，在一些情况下，可以使用这种电净化设备实现高 得多的水回收率，图14中的电净化设备也可以以如前所述的同时制备净化液体和再 生包含在电去电离装置610中的树脂的方式操作。在图14中，对图13 中示出的电净化设备进行改进，以使电去电离装置610可以极化反转。在该图中，液流527不是按顺序通过阳极室513和阴极室514,而是并 行通过两个电极室(应当指出这种构造也可以用于其它电净化设备 中，例如图12或13中所示的设备)。此外，在图14中，通过使用另 外的阀门550、 555、 565和567，可以将液体引导到电去电离装置610 中的适当隔室中，以在使用该装置过程中实现电去电离装置的极性反 转。而且在图14中，三通阀门560可以将纯化液体引导到使用点590 和/或排水管599中(例如当净化液体不具有引导到使用点的可接受纯 度时)。例如， 一旦电去电离装置610中的电极发生反转后，液流509 内的液体会立即不具有可接受的纯度，因此被引入排水管599中。图15中示出了电净化设备的另一种实施例。在该图中，电净化设 备500与图14中所描述的电净化设备相类似。然而，可以添加其它循 环液流。将从进入点525进入电净化设备500的液体引入收集罐505 中。使用泵507将来自收集罐505的液体通过非必要的过滤器517、 518 和519泵入液流520中。此外，排除了图14中的排水管597和599， 进入这些排水管的液流现在循环到收集罐505中。电净化设备500的 其它操作与前述相同。使用该系统，可以实现非常高的水回收率，应当理解上述描述的性质仅为示例性的，可以有很多其它结构和 变形。例如，在本发明的电净化设备中可以使用其它阀门、入口、通 道、贮液器、緩冲罐、出口、传感器、执行器、控制系统、管道、过 滤器等，或者该电净化设备可以与其它流体净化技术/系统和/或单元操 作相结合和/或提供。例如，该电净化设备的构造和设置可以使得一旦 能源故障和/或流入该电去电离装置中的进料水发生损失，使用緩冲罐 将液体输送到电去电离装置中。实施例现在描述本发明的某些电净化设备/系统的操作模式的非限定性实 施例。在一个实施例中，提供了一种电去电离装置，具有至少一个稀 释室和至少一个浓缩室，各自包含阳离子和阴离子树脂。首先，在该电去电离装置中的稀释和浓缩室中的阳离子树脂都是 Na+态的，阴离子树脂都是Cr态的。将进料液体引入两个室中。在一 些情况下，将进料液体稀释室中的流速比引入浓缩室的流速更大。例 如，进料液体引入到稀释室中的流速可以为引入浓缩室的流速的约22倍、约3倍、约5倍、约7倍、约10倍等。同时，在该电去电离装置 上的稀释和浓缩室上施加电压，如上所述。在稀释室中，钙离子被阳离子树脂中的钠离子交换。例如，钙阳 离子树脂的选择可以使得阳离子树脂对钙离子的选择性高于对钠离子 的选择性，例如高3~6倍。从稀释室中的树脂上释放的钠离子，与在 进液中引入的那些一起移动越过阳离子膜进入浓缩室。而且在稀释室中，进液中的碳酸氢根离子被cr至少部分交换，而一些碳酸氢根离子移动越过阴离子膜膜进入浓缩室中，例如如果阴离子对碳酸氢根离子 的选择性小于对氯离子的选择性。例如，阴离子树脂的选择可以使得 其对碳酸氬根离子的选择性比对氯离子小至少2倍或更多倍。此外， 进液中的一些有机物可以至少被来自阴离子树脂中的氯离子至少部分 离子交换，和/或至少部分物理吸附到树脂上。有机物的结合也会造成 氯离子从树脂上释放，在一些情况下，如上所述，其移动越过阴离子 选择性膜进入浓缩室。因此，从稀释室离开的液体将具有相对低或甚 至不可检测量的Ca"、碳酸氢根离子和/或有机物。而且，在稀释室内， 相对于被树脂吸附的量，在液相中将存在非常低浓度的Ca2+。在浓缩室中也发生类似的离子交换过程。如果进入浓缩室的液体 的流量相对于稀释室较低，那么因此，相对较少的离子将进入浓缩室。 例如，如果通过浓缩室的液体的流量室如上讨论的稀释室的1/10，离 子的流量将是稀释室的1/10。此外，特定量的离子(例如Na+、 HC(V、 cr、离子化的有机物)从稀释室通过离子交换膜移动到浓缩室中。在稀释室中，随着离子交换的进行，树脂逐渐对Ca"和/或有机物 或其它目标组分饱和。在特定的饱和程度，会在电去电离装置上发生 一种或多种目标离子(例如Ca")的"临界点"，在该点在大多数CaH 离子仍被阳离子交换树脂吸附的同时，少量的(^2+离子开始存在于溶 液中。在临界点，溶解的目标离子会移动通过该膜进入浓缩室，和/或 会释放到产物流中。在一些情况下，例如，如果阳离子树脂在Ca"态 时的电阻通常大于在Na+态的电阻，阳离子的电阻会增大，电去电离装 置的总性能会逐渐降低。在存在较高含量的有机物的某些情况下，该有机物会造成在稀释 和浓缩室中的一个或两个中的阴离子树脂结垢。电去电离装置中阴离 子的结垢会造成电去电离装置的电阻降低，其会导致离子从稀释室运动到浓缩室的降低，对电去电离装置的性能产生不良影响。当由电去电离装置产生的液体的质量下降到特定点以下时，开始 树脂的再生。在该点处电去电离装置中树脂的吸附容量将会降低，但不会完全耗尽(例如当观察到Ca"的临界点和/或观察到有机物的临界 点时可以开始再生)。应当指出在该实施例中，没有达到该电去电离 装置的平衡状态(即其中树脂不会产生更多的净离子吸附的状态)， 其中引入到该电去电离装置中的其它目标组分从该稀释或浓缩室的流 出液体中流出。因此，在该电去电离装置的操作过程中，与平衡时相 反，在进入电去电离装置的目标离子和离开电去电离装置的目标离子 之间存在质量平衡。 再生不可逆工艺在该实施例中，在稀释和浓缩室中的树脂都再生。 如前所述，使再生溶液通过该稀释和浓缩室，以使树脂再生。再生溶 液将阳离子树脂转化为Na+态，将阴离子树脂转化为Cr态，和/或从树 脂中解吸有机物。可以通过离子交换，和/或通过机械解吸，例如通过 使树脂收缩和/或膨胀，因此造成有机化合物从树脂中释放出来，来实 现有机物的解吸。可逆工艺在该示例性的情况下，使一个隔室(或者对于给定的 再生循环或一次只有一个隔室)再生。例如，在稀释室继续制备产物 的同时可以仅再生浓缩室。在该浓缩室完成再生之后，反转施加到该 稀释和浓缩室的电压的极性，反转液流，使得新的稀释室是新再生的 隔室(之前的浓缩室)，新的浓缩室是前述的(未再生的)稀释室。 一旦电去电离装置产生的液体质量降低到特定点之下时，可以开始再 生，在一些情况下，可以使用多个再生/再生溶液"支术。图18和19中示出并在下面描述了包括再生的操作循环的非限定 性示例性结果。图18是描述对目标组分的剩余吸附容量部分作为时间 (由再生数量测定的)的函数。在图中，在第一循环之前，隔室1是 稀释室，隔室2是浓缩室。在再生之后，反转电去电离装置的极性(即 隔室1变为浓缩室，隔室2变为稀释室)。然而，在一些情况下，在 极性反转之后也可以进行树脂的再生，如图19所示。在这些情况中的 任一种中，树脂对目标组分的吸附容量并未达到零值，即在装置的使 用过程中电去电离装置没有达到平衡状态。以下实施例用于描述本发明的某些实施方式的某些方面，但并不 举例说明本发明的整个范围。实施例1该实施例描述依照本发明的一种实施方式的电去电离装置的用途。装配包含电去电离装置的电净化设备，具有与图3中所示相同的 结构。在该系统中，建立该电去电离装置以提供极性反转和基本连续 运行。该电去电离装置包括20个隔间对(即20对相邻的浓缩和稀释 室)，各隔间具有约0.23cm (约0.09 in)厚，在各隔间中的流程长约 66cm(约26in)。在各隔间中，液体从该隔间的顶部流到隔间的底部； 然后，液体进入第二隔间的底部，流到顶部。电去电离装置的操作条 件的选择使得该装置能够以约2.27 1/min (约0.6 gal/min)的产物流速 制备净化液体。入口流速为约2.84 1/min (约0.75 gal/min)，废物流速 约为0.57 1/min (约0.15 gal/min)。水的回收率约为80%。在操作过 程中施加到该电去电离装置上的电压约为3V/电池对(总共约60V)。 在电净化设备的操作过程中，使用10wt，y。的NaCl溶液对电去电离装 置中的树脂再生，每次约30分钟，每3个小时再生一次。所用的树脂 是SF120和IRA450树脂(两者都来自Rohm and Haas )的混合物。进料流是具有400ppm溶解盐("TDS，，)的硬水，包括约170mg/1 (约10 gr/gal硬度)的硬度，如下各项170 ppm Ca2+、 100卯m HCCV、 70ppmMg2+、 160ppmNa+、 50 ppm S04、和250 ppm Cr。图5和6中示出了典型的运行周期(约3小时)内使用该电净化 设备的试验数据。在图5中，显示了试验过程中"进料"流(在图3 中的液体120,从入口点125进入)、"产物"流(即净化流，在图3 中示为液体370，流到使用点390中)、"浓缩"流(即废气的水，在 图3中示为液体380，流到使用点395中)中的钓浓度。在整个运行过 程中，进料流保持在约170 ppm的恒定Ca"浓度。在操作过程中，该 电净化设备能够在整个运行中保持产物流中的<^2+含量为定制，接近 零(即低于检测极限)，因此显示了该设备在从进料流中去除Ca"的 有效性。至少一部分由电净化设备去除的Ca"出现在浓缩流中并可以 根据需要除掉，等。在图5中，随着浓缩室中Ca^浓度的增加，可以 看到这一点。当Ca"的浓度达到特定值(例如100 ppm)时，可以进 行树脂的再生。图6示出了在同一试验中电净化设备在从进料物流中去除盐、TOC 和Ca^的有效性。在图6中各种组分(盐、TOC、 Ca2+)的去除量示 为从进料中去除的组分百分比，由产物流中测定的組分含量所指示。 在试验过程中，电净化设备从进料中去除的Ca"保持非常高，基本接 近100%。电净化设备从进料中去除的盐和TOC也保持非常高，在约 95% ~约98%范围内的盐被去除，在约80% 约90。/。的TOC被去除。因此，该实施例显示本发明的电净化设备能够从进料流中有效去 除硬性离子、盐和有机物。实施例2图7描述了使用与实施例中所述和图3中所示类似的电净化设备 的另一试验，但与实施例的操作条件相比，在本实施例中，在进料流 中使用有些较低浓度的Ca^来操作该系统，约16卯m。剩余离子的浓 度如下所示100 ppm HC(V、 70 ppm Mg2+、 160 ppm Na+、 50 ppm S(V、和96ppmCr。再生溶液为10wt，。/。的NaCl，每6个小时作用到 树脂上30分钟。试验进行约6小时，图7中显示了来自该试验的一个 循环的一些数据。观察到由于在试验过程中当进料中的Ca^浓度保持恒定在约16 ppm时，电净化设备能够从进料流中去除几乎所有Ca2+，导致产物流 ("稀释"流)通常具有可忽略浓度的Ca2+ (即低于检测极限)。发 现在废物流("浓缩，，流)中出现了由电净化设备从进料流中去除的 一些Ca2+。因此，在本实施例中，本发明的电净化设备证明了长期表现出较 高的从进料流中去除硬性离子和有机物的能力。实施例3本实施例描述了依照本发明的各种实施方式的某些电净化设备的 基本连续使用。装配与图3中所示类似的电净化设备。该电净化设备 包括一个电去电离装置，其包括5对隔间(即5对浓缩和稀释室)， 各隔间具有约0.23cm (约0.09 in)厚，流程长约38cm (约15 in)。 电去电离装置的操作条件的设置使得该装置能够以约0.4 1/m的流速制 备产物。在操作过程中施加到该电去电离装置上的电压约为3 V/电池 对(总共约30V)。引入到该电净化设备中的进料流是具有约200 ppm TDS的硬水，包括约17 mg/1 CaC03 (约1 gr/gal硬度)的硬度。在该电净化设备中，在基本连续操作中，通过反转电去电离装置 内部的电压极性，以及反转进入电去电离装置中的进料和再生流，使用浓盐溶液每6小时对电去电离装置中的树脂再生约30分钟。在各隔 间中，液体从该隔间的顶部流到隔间的底部；然后，液体进入第二隔 间的底部，流到顶部。再生溶液为10\￥^%的 3<:1，作用30分钟。在 再生循环之间，使用电去电离装置净化进料流，净化方式与前述实施 例1中所述类似。图8和9中示出了描述来自使用本发明的介质再生 的试验中从进料流中的NaCl去除的数据。在这些图中该数据绘制成从 产物流中去除的盐的量与进料流中的量相比的百分比相对于时间的关 系。图8示出了其中电去电离装置填充SF-120阳离子树脂和IRA-458 阴离子树月旨(Rohm and Haas Company, Philadelphia, Pennsylvania )的 试验的数据。数据从电净化设备基本连续操作的第九天和第十天开始 呈现(在前几天中该电净化设备维持在相同的操作条件下，包括如上 所述极性周期性反转，数据未示出)。在第九天和第十天盐去除的百 分比仍保持非常高，通常大于约95%，使用浓盐溶液对树脂进行再生 的短暂时间内除外。这些短暂时间在图中每个6小时出现一次，树脂 再生30分钟。还观察了第l-8天的类似的盐去除数据(未示出)。图9描述了其中电去电离装置填充SST-60阳离子树脂和A-860阴 离子树脂(Purolite， Bala Cynwyd， Pennsylvania )的另 一 实施例。数据 从电净化设备基本连续操作的第十七天开始呈现。这些树脂也表现出 较高的盐去除百分比，甚至在基本连续操作大于17天之后。通常，在 试验操作过程中盐去除的百分比保持大于约98%，使用浓盐溶液对树 脂进行再生的短暂时间内除外。如前所述，该树脂每6小时再生30分 钟。第l-16天的数据显示了该电净化设备相似的盐去除特征。因此，该实施例显示本发明的电净化设备能够在基本连续的基础 上长期使用。实施例4本实施例描迷了本发明的电去电离装置的一种实施例在该电去电 离装置中的介质进行再生或不再生的情况下对Ca^的去除。在该实施 例中，将Ca^浓度约为105 ppm的进料水引入具有与图3中所示类似 构造的电去电离装置中。设定该电去电离装置以提供极性反转。入口流速为约3 1/min (约为0.8 gal/min )。其它条件与实施例1中所述相 同。通过将树脂在10 wt.%的NaCl溶液中暴露约30分钟来使树脂再 生。图10中示出了来自使用该电去电离装置的试验中的Ca^浓度数 据，进行了两组单独的试验，各自都使用新鲜的树脂(即之前未使用 过的)。在第一试验中，如前所述在对进料水净化1小时后再生该树 脂(由实心菱形所示)。在数据中在约60分钟开始的30分钟间隔表 示当时进行树脂再生和电去电离装置的极性反转。在第二试验中，使 用新鲜树脂来净化进料水，但不进行再生(由空心三角形所示)。在 数据中在约60分钟处的瞬时中断表示当时电去电离装置的极性进行反 转。而且在图10中还描绘了这些试验的进料浓度(由实心正方形所 示)。进料水中的Ca2+浓度在整个各个试验中保持恒定。在树脂再生和极性反转之后的产物中发现的Ca^浓度被发现明显 比其中发生极性反转但树脂不会暴露于盐溶液进行再生的类似试验中 的Ca"浓度要低。因此，在电去电离装置中的树脂的再生提高了 Ca2+ 的去除。此外，在极性去除和树脂再生之后产物中的Ca^浓度被发现 可与新鲜树脂相当，如图10中所见。实施例5本实施例描迷了长期使用本发明的电去电离装置。制备具有与图 15中所示相同结构的电净化设备。用硬水(作为CaC03的硬度为约150 ppm，碱度约为100~ l"微西门子/cm，电导率为约500~约700微西 门子/cm)输入该系统。图16中示出了在超过9个月内的操作的该实施例的性能数据。在 该图中，所示的盐去除是当制备产物液体时循环的平均数(在盐再生 之间约9个小时)。在图中示出的水回收率是由电去电离装置制备的 产物水除以输入到系统中的液体总量的比率。产物的电导率的设定点 为30微西门子/cm。制备的任何电导率高于该值的水都会返回到进料 罐中，不会计作产物。定期进行读数，大致每3~4天一次。在图17中，示出了作为该装置性能的实施例的在几个周期的时间 过程中引入到该电去电离装置中的水和作为净化水离开该电去电离装 置的水的电导率。在图17中示出的峰值是当时电去电离装置中的电极 极性发生反转，临时产生电导率大于设定点的水的时候。如上所讨论地，该水循环到进料罐中，并不用作产物液体。作为使用该装置制备水的典型实施例，对于电导率为545微西门 子/cm、 TOC为1.56ppm、钙浓度为67 ppm的进料液体，在一个试验 中，产物液体具有电导率为5.8微西门子/cm、 TOC为0.23ppm、钙离 子浓度低于检测极限。在另一试验中，产物水具有电导率为6.3微西门 子/cm、 TOC为0.24ppm、钙浓度低于检测极限。尽管此处描述和说明了本发明的几种实施方式，但本领域的普通 技术将溶液预想到用于进行其功能和/或实现该结果和/或一种或多种 此处所述的优点的多种其它方法和/或结构，各种这样的变化和/或改进 被认为在本发明的范围之内。更通常地，本领域的技术人员将容易认 识到此处所描述的所有参数、尺寸、材料和构造都是示例性的，实际 的参数、尺寸、材料和/或构造都将取决于本发明的教导所用于的特定 应用或多种特定应用。本领域的技术人员将认识到或能够使用不超过 常规试验判断此处所述的本发明的特定实施方式的多种等价方式。因 此，应当理解前述实施方式仅以实施例的方式存在，在后附的权利要 求及其等价方式的范围内，本发明也可以以除了特别描述和要求保护 之外的其它方式实现。本发明涉及此处所述的各种单独的特征、系统、 制品、材料、套件和/或方法。此外，如果这种特征、系统、制品、材 料、套件和/或方法不会彼此不一致，两种或多种这种特征、系统、制 品、材料、套件和/或方法的结合也包括在本发明的范围之内。此处所限定和使用的各种定义都应当理解为控制了字典定义、在 以参考形式引入的文件中的定义、和/或所定义术语的常规含义。在此处的说明书和权利要求书中使用的不定冠词"一"，除非明 确指出具有相反含义，都应当理解为表示"至少一个"。在此处的说明书和权利要求书中使用的术语"和/或"都应当理解 为表示结合的元素(即在一些情况下结合存在或在其它情况下分离存 在的元素)的"任一种或两种"。除由"和/或"术语特别确定的元素 之外之外，也可以非必要地存在其它元素，无论与这些特别确定的元 素相关或不相关。因此，作为非限定性的实施例，当用于和开放式语 言(例如"包括")结合使用使，"A和/或B"的含义在一种实施方 式中，可以表示仅含A (非必要地包含除B之外的元素)；在另一些 实施方式中，表示仅含B (非必要地包含除A之外的元素)；在另一些实施方式中，表示A和B (非必要地包含其它元素)；等。在此处的说明书和权利要求书中使用的"或，，应当理解为与上述 限定的"和/或"具有相同的含义。例如，当分开列表中的各项时，"或" 或"和/或，，应当解释为包含所有，即包含多个或一列元素，以及非必 要地其它未列出的各项中的至少一种，而且包括多于一种。清楚表示 相反含义的唯一术语，例如"仅一种"或"只有一种"，或当用于权 利要求中时的"由……组成，，将表示仅包括多个或一组元素中的一种。 通常，当在之前有排他性的术语(例如"两者之一"、"其中一种"、 "其中仅一种"、"其中只有一种")时，此处所用的术语"或"将 仅解释为表示包含的选择性(即"一种或另一种但不包括两者")。当用于权利要求中时，"基本由……组成"应当具有专利法领域中所 采用的普遍含义。在此处的说明书和权利要求书中使用的关于一列的一个或多个元 素的术语"至少一种"应当理解为表示选自该列元素中的任意一种或 多种元素的至少一种元素，但不必包括特别列在该列元素中的各种和 每种元素中的至少一种，不排除在该列元素中元素的任意组合。这种 定义也使得可以非必要地存在除特别列于该"至少一种，，词语所表示 的该列元素中的元素之外的元素，无论与特别确定的那些元素相关或 不相关。因此，作为非限定性的实施例，"至少一种A和B"(或等 价的"至少一种A或B"或等价的"至少一种A和/或B")可以在一 种实施方式中，表示至少一种(非必要地包含多于一种)A，不存在B, (非必要地包含除B之外的元素)；在另一种实施方式中，表示至少 一种(非必要地包含多于一种)B，不存在A，(非必要地包含除B之 外的元素)；在另一种实施方式中，表示至少一种(非必要地包含多 于一种)A和至少一种(非必要地包含多于一种)B，(非必要地包含 其它元素)；等。应当理解，除非清楚表示相反含义，在此处要求保护的包括多于 一个步骤的任意方法中，方法的步骤顺序不必限定到该方法叙述的步 骤顺序。在权利要求以及上述说明书中，如United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures, Section 2111.03中所提出的， 所有过渡性词语(例如"包含"、"包括"、"含有"、"具有"、"包含，，、"包括，，、"具有"等)都应当理解为开放式的，即表示 包括但不局限于。只有过渡性词语"由……组成"和"基本由……组 成"分别应当为封闭式或半封闭式过渡性术语。
权利要求
1.一种系统，包括电去电离装置，其被设置以制备稀释流和浓缩流；以及控制器，设置以将浓缩流的导电性和/或Ca2+浓度保持在预期值之下。
2. 权利要求1的系统，其中该控制器响应与浓缩流流体相连的传 感器而保持导电性。
3. 权利要求1的系统，其中该控制器响应与稀释流流体相连的传 感器而保持导电性。
4. 权利要求l的系统，其中该控制器响应与进料流流体相连的传 感器而保持导电性。
5. 权利要求l的系统，进一步包含能够测定在该电去电离装置内 部和/或从该电去电离装置输出的液体性质的传感器。
6. 权利要求5的系统，其中该性质是该液体内一种离子组分的浓度。
7. 权利要求5的系统，其中该性质是电阻率。
8. 权利要求l的系统，进一步包含具有盐浓度大于约5 wt。/。的液 体源，该液体源可以与电去电离装置流体相连而连接。
9. 权利要求8的系统，其中该液体包含溶解的Na+。
10. 权利要求8的系统，其中该液体包含溶解的cr。
11. 权利要求l的系统，进一步包含与该电去电离装置的入口流体 相连的电导率和/或<^2+传感器。
12. 权利要求11的系统，其中该方法，其中该电导率和/或Ca2+ 传感器与该控制器电连接。
13. —种系统，包括 使用能源提供动力的电去电离装置；和一装置，其构造和设置以一旦该能源发生故障或进入该电去电离 装置中的进料水流发生损失，将液体输送到该电去电离装置中。
14. 权利要求13的系统，其中该装置包括緩沖罐。
15. 权利要求13的系统，其中该液体包括进料水。
16. 权利要求13的系统，其中该液体包括产物水。
全文摘要
本发明总的来讲涉及用于电净化包含例如矿物、盐、离子、有机物等组分的液体的方法、系统和装置。本发明的一方面提供一种电净化设备，其包括电去电离装置。该电去电离装置可以以任何适当的方式运行，例如连续或基本连续、间歇、经要求、周期性极性反转。另一方面，提供了使电净化设备中的介质再生的方法，例如将该介质暴露于一种或多种洗脱溶液中，和/或通过将该介质暴露于一种或多种洗脱条件下从该介质中选择性地解吸离子、有机物和/或其它组分。在另一方面，提供了从待净化的液体中选择性地去除一种或多种离子、有机物和/或其它组分的方法，通过从溶液中选择性地去除一种或多种会容易地沉淀和/或产生污垢或污垢的离子、或有机物等。在另一方面，本发明提供了一种使用电净化设备以连续或半连续方式处理包含离子、有机物和/或其它组分的溶液的方法，同时也对包含在该装置中的介质进行再生。
文档编号B01D61/54GK101218012SQ200680021089
公开日2008年7月9日 申请日期2006年3月8日 优先权日2005年4月13日
发明者A·塞吉, E·弗里迪纳, 梁荔乡 申请人:西门子水处理技术控股公司