电去离子设备中离子交换材料的布置的制作方法

专利名称：电去离子设备中离子交换材料的布置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电去离子设备(electrodeionization apparatus)，更具体地，涉 及电去离子设备的富离子隔室中离子交换材料的布置。
背景技术：
电去离子设备的性能取决于经过相应的离子渗透膜从贫离子隔室(ion-depleting compartment)迁移至冨离子隔室(ion-concentrating compartment)的 杂质离子的抑制/阻挡/封闭。电去离子设备中的富离子隔室可装填(a)接纳 杂质离子的水或水溶液，或者(b)结合一些离子传导物质的水或水溶液。当 富离子隔室装有非离子传导筛网(non-ionconductive mesh)时，来自贫离子隔 室的离子在膜表面处直接进入富离子隔室的液相。进行溶液混合、离子迁 移和离子扩散，从而在距离膜表面一定距离处形成均相液体。当富离子隔 室包含离子传导物质时，迁移离开贫离子隔室的杂质保持其相应的离子传 导相，直到杂质(a)与溶液中另一种离子进行离子交换或者(b)通过迁移，与 电荷相反的离子交换材料的相应电荷相反离子一起，转变为液相。
对于迁移到富离子隔室中的常见盐离子，如Na+、 K+、 Li+等以及Cr、 Br—、 NCV、 SO,等，它们的浓度仅仅在流过富离子隔室的液体中升高。
对于酸性离子和碱性离子，这些离子从离子交换物质相转变为溶液可 引发酸/碱反应，形成中性化合物。例如，可发生下述反应
lT(aq) + OH-(aq) ■> H20(1)
H+(aq) + CH3COCT(aq) — CH3COOH(aq)(形成乙酸)
H+(aq) + HC(V(aq) ~> H2C03(aq) — C02(aq) + H20(1)(形成碳酸)
NH4+(aq) + OHXaq) — NH4OH(aq) — NH3(aq) + H20(1)(形成氨水) 当进入溶液相的正离子和负离子形成具有低溶解度的化合物时，可形 成高的局部浓度，导致形成沉淀物。例如，下述机理可能发挥作用
Ca2+(aq) + C032-(aq) ~> CaC03(s)，和Mg,aq) + 20H—(aq) ~> Mg(OH)2(s)
控制发生结垢反应(scaling reaction)的位置对于电去离子设备产生高阻产品水(product water)和减少富离子隔室中结垢的能力至关重要。富离子隔室中离子交换物质的构造对产品水电阻的影响源于下述事实通过酸/石咸中和反应在富离子隔室中形成的中性物质没有受到两种离子渗透膜中之一的抑制。所形成的中性物质如C02、 CH3COOH和其它弱酸可扩散通过低pH值阳离子渗透膜，但如果所述中性物质接触到高pH值阴离子渗透膜，则被电离并受到抑制。类似地，弱碱如NH3不会受到阴离子渗透膜的抑制并能够扩散通过该阴离子渗透膜，但当接触到低pH值阳离子渗透膜时则被电离。这种反扩散(例如C02或CH3COOH通过阳离子渗透膜，或者NH3通过阴离子渗透膜)进行的速率取决于物质在富离子隔室中的局部浓度及其相对膜表面的位置以及膜的固有特性。
在包括填充有惰性筛网的富离子隔室的电去离子设备中，这些中性、弱酸性和弱碱性物质的浓度在膜表面处没有增加，且这些物质向贫离子隔室的反扩散极少。然而，在包括填充有离子交换物质的富离子隔室的电去离子设备中情况并非如此。对于具有纯阴离子、纯阳离子或混合床离子交换树脂的离子交换物质构造，弱酸和弱碱杂质物质可在离子交换物质相内途经通过富离子隔室厚度的所有路径到达反离子渗透膜(opposing ionpermeable membrane)的表面。离子在界面处可能遇到水合氬离子(阳离子渗透膜表面)或氢氧根离子(阴离子渗透膜表面)并形成中性分子。由于膜表面处线速度低，因而这些中性物质可达到高浓度，从而产生使这些物质反扩散进入相邻贫离子隔室的高驱动力。 一旦通过这种反扩散将这些物质输送至贫离子隔室，将发生降低产品水电阻的电离。

发明内容
提供电去离子设备，该电去离子设备包括具有独特离子交换物质构造的富离子隔室。
一方面，提供电去离子设备，该电去离子设备包括部分与阴离子渗透膜邻接且部分与阳离子渗透膜邻接的富离子隔室；设置于富离子隔室内的离子交换物质区，其中该离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接并与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中的另 一个隔开。阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的至少 一部分界定阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的有效侧面部分。当具有与离子交换物质区邻接的所述富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一为阴离子渗透膜时，离子交换物质区为阴离子交换物质优势区。当具有与离子交换物质区邻接的所述富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 为阳离子渗透膜时，离子交换物质区为阳离子交换物质优势区。
另一方面，提供电去离子设备，该电去离子设备包括部分与第一离子渗透膜邻接且部分与分离件(separator element)邻接的富离子隔室，其中所述第 一 离子渗透膜为阴离子渗透膜或阳离子渗透膜；设置于富离子隔室内的第一离子交换物质区，其中所述第一离子交换物质区与第一离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接，并且其中第一离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定该第 一 离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分；设置于富离子隔室内的第二离子交换物质区，其中第一离子交换物质区相对于分离件的布置界定第一离子交换物质区和分离件之间的第一空间，并且其中第二离子交换物质区的至少一部分设置于第一空间内。当具有与第 一 离子交换物质区邻接的所述富离子隔室侧面的至少 一部分的第一离子渗透膜为阴离子渗透膜时，第 一 离子交换物质区为阴离子交换物质优势区，第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势区。当具有与第一离子交换物质区邻接的所述富离子隔室侧面的至少一部分的第一离子渗透膜为阳离子渗透膜时，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区，第二离子交换物质区为非阳离子交换物质优势区。
再一方面，提供电去离子设备，该电去离子设备包括部分与阴离子渗透膜邻接且部分与阳离子渗透膜邻接的富离子隔室，其中所述阴离子渗透膜包括界定其富离子隔室侧面面积的富离子隔室侧面，并且其中所述阳离子渗透膜包括界定其富离子隔室侧面面积的富离子隔室侧面；设置于富离子隔室内的第一离子交换物质区，其中该第一离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接，其中阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的至少 一部分界定阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分，并且其中阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的有效侧面部分界
17定阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的相对侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中第一离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一个的富离子隔室侧面的至少一部分隔开，并且其中阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另一个的富离子隔室侧面的至少 一部分界定阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一个的有效侧面部分，并且其中阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另一个的富离子隔室侧面的有效侧面部分界定阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一 个的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另一个的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一个的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一个的富离子隔室侧面的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另一个的相对侧的贫离子隔室的出口 。当具有与第 一 离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一为阴离子渗透膜时，第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区，并且其中该阴离子交换物质优势区与阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接，并且其中阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一 部分界定阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分，并且其中阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一 有效侧面部分界定阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10°/。，并且其中与阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜的相对侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中阴离子交换物质优势区与阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分隔开，并且其中阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分，并且其中阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分界定阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面面积部分，该第 一有效侧面面积部分为阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分最接近于设置在阳离子渗透膜的相对侧的贫离子隔室的出口 。当具有与第 一 离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一为阳离子渗透膜时，第 一 离子交换物质区为阳离子交换物质优势区，并且其中该阳离子交换物质优势区与阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接，并且其中阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分，并且其中阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分界定阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面面积部分，该第二有效侧面面积部分为阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分最接近于设置在阳离子渗透膜的相对侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中阳离子交换物质优势区与阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分隔开，并且其中阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分，并且其中阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分界定阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面面积部分，该第二有效侧面面积部分为阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%，并且其中与阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜的相对侧的贫离子隔室的出口 。


现结合下述附图描述本发明优选实施方案的方法和设备图1是电去离子设备的示意图2至13是电去离子设备的富离子隔室的实施方案的示意图；图14至35是电去离子设备的富离子隔室的另一实施方案的示意图;图36至43是电去离子设备的富离子隔室的再一实施方案的示意图;图44是电去离子设备的部件的分解19图45是电去离子过程的示意图；和
图46至51是示出富离子隔室中离子交换区厚度的测量的示意图。
具体实施方式
(a)电去离子设备
参考图1，提供电去离子设备IO,该电去离子设备10包括离子交换物 质设置于其中的至少一个富离子隔室12。
例如，对于电去离子设备IO，参考图44和图45,电去离子设备10包 括设置有正极32的正极隔室30和设置有负极35的负极隔室34。隔室30、 34各自经配置接收电解质流125,例如水或水溶液。正极32和负极35经 配置与DC电源连接，以在正极32和负极35之间产生电势差，从而在电势 差的作用下影响液体介质和离子交换介质中离子性物质的迁移。
多个阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20交替布置在正极隔室30和负 极隔室34之间，从而形成交替的贫离子隔室35和富离子隔室12。各贫离 子隔室36与正极侧的阴离子渗透膜18和负极侧的阳离子渗透膜20相邻接。 各富离子隔室12与正极侧的阳离子渗透膜20和负极侧的阴离子渗透膜18 相邻接。阴离子渗透膜18经配置允许阴离子优先迁移进入富离子隔室12。 阳离子渗透膜20经配置允许阳离子优先迁移进入富离子隔室12。贫离子隔 室36经配置经由入口 363接收待处理的液流361,例如水溶液。液流361 在隔室36中经净化并作为净化液流365经由出口 367排出。富离子隔室12 经配置接收液流121，例如水或水溶液，该液流121包含从相邻的贫离子隔 室36迁移至富离子隔室12的离子。富集这些离子的液流123从隔室12排 出。流过隔室36的液体可相对于流过隔室12的液体沿顺流或逆流或4晉流 方向或以其他可能的流动形态流动。如图45所示，电解液流125可由液流 121>提供。或者，电解液流125可由液流361或液流365或其他适当的来源 提供。
电去离子设备的(i)贫离子隔室36和(ii)富离子隔室的示范性尺寸(其中 各隔室为两相对侧面分别由阳离子渗透膜20和阴离子渗透膜18界定的近 长方体形)分别为(i) 13cm x 39cm x 0.8cm和(ii) 13cm x 39cm x 0.3cm，其中 第一个尺寸为隔室的宽度，第二个尺寸为隔室的长度，第三个尺寸为隔室 的厚度(更具体地，膜18和膜20之间的距离)。电去离子设备的电极隔室30、34的示范性尺寸(其中各隔室为两相对侧面分别由离子渗透膜(对于正极隔
室30为阴离子渗透膜18，对于负极隔室34为阳离子渗透膜20)和电极界定 的近长方体形)如下13cm x 39cm x 0.5cm,其中第一个尺寸为隔室的宽度， 第二个尺寸为隔室的长度，第三个尺寸为隔室的厚度(更具体地，离子渗透 膜和电极之间的距离)。
如本文所用，术语"阴离子渗透膜"是指经配置在电去离子设备10工 作过程中允许阴离子优先于阳离子从贫离子隔室36迁移至富离子隔室12 的膜，该膜的特征在于透水率小于约6 x 10-7L/min/cm/psi。
如本文所用，术语"阳离子渗透膜"是指经配置在电去离子设备10工 作过程中允许阳离子优先于阴离子从贫离子隔室36迁移至富离子隔室12 的膜，该膜的特征在于透水率小于约6 x 10_7L/min/cm/psi。
适当的离子渗透膜的实例包括异相离子渗透膜和均相离子渗透膜。适 当的异相离子渗透膜包括例如膜International CMI-7000STM(阳离子渗透膜) 和膜International AMI-7001STM(阴离子渗透膜)。适当的均相离子渗透膜包 4舌侈寸^口 GE Infrastructure Water and Process Technologies (前身为 IONICS) CR67HMP (阳离子'渗透月莫)和GE Infrastructure Water and Process Technologies (前身为IONICS) A103QDP (阴离子渗透膜)。
由于在一些实施方案中正极隔室30和/或负极隔室34可能相邻贫离子 隔室36设置(应当理解的是在一些实例中隔室30、 34之一或两者可相邻富 离子隔室12设置)，因而隔室30和34还可视为富离子隔室。在这种情况下， 隔室30或34经由离子渗透膜18或20与贫离子隔室36连通，从而经配置 接收来自贫离子隔室36的离子性物质，从而隔室30和34还可视为富离子 隔室12。对于正极隔室30情况亦如此，其中正极隔室与贫离子隔室36相 邻并通过阴离子渗透膜18与贫离子隔室36相隔。类似地，对于负极隔室 34情况亦如此，其中负极隔室34与贫离子隔室36相邻并通过阳离子渗透 膜20与贫离子隔室36相隔。隔室30、 34可包含离子交换物质，或者可包 含诸如塑料筛网等惰性物质，用于将各个膜与相应的电极隔开，以允许电 解液流过相应的隔室。
离子交换材料设置于各贫离子隔室36内。例如，离子交换物质为混合 离子交换物质。再例如，贫离子隔室36填充有阳离子交换物质和阴离子交 换物质构成的交替区域。美国专利No. 6,197,174描述了离子交换物质设置于贫离子隔室36的其它适宜构型。
适宜的离子交换物质形态的实例包括微球、形状不规则的粒子、纤维、 棒、织物或多孔单片。离子交换物质可包括天然物质和合成物质。当设置
于富离子隔室或贫离子隔室时，如美国专利No. 6,197,174自第5栏第61行 所述(还可参见美国专利No. 5,961,805和美国专利No. 6,228,240),可将离子 交换物质压紧。
如本文所用，术语"阴离子交换物质"是指优先传导阴离子的物质。 就此而言，这种物质经配置选择性交换该物质中存在的阴离子和来自周围 液体的阴离子，并在外加电场作用下促使交换的阴离子迁移。
如本文所用，术语"阳离子交换物质"是指优先传导阳离子的物质。 就此而言，这种物质经配置选择性交换该物质中存在的阳离子和来自周围 液体的阳离子，并在外加电场作用下促使交换的阳离子迁移。
适宜的阴离子离子交换物质的实例包括与二乙烯基苯交联的合成聚苯 乙烯微球，这种微球由三曱基铵或二曱基乙醇铵基团官能化(例如Mitsubishi DIAION SA10A 或Mitshbishi DIAION SA20A )。
适宜的阳离子交换物质的实例包括与二乙烯基苯交联的合成聚苯乙烯 微球，这种微球由磺酸基团官能化(例如Mitsubishi DIAION SK-1B )。
如本文所用，术语"阴离子交换物质优势区14"是富离子隔室12内包 括离子交换物质的空间，并且具有下述特性(i)区域14包括阴离子交换物 质并且还可包括阳离子交换物质，如果区域14还包括阳离子交换物质，则 区域14内阴离子交换物质与阳离子交换物质的体积比定义为Y,其中区域 14的y大于或等于约4:1，当区域14与不同的离子交换物质区域(例如下述 任意区域16、 22、 141或161)邻接时，区域14的y大于或等于区域14邻 接的不同离子交换物质区域的y值的两倍，即(区域14的力x(区域14邻 接的不同离子交换物质区域的y); (ii)区域14包括占区域14总体积至少约 20体积％的阴离子交换物质；(iii)区域14具有至少约0.2毫米的最小厚度 145，并且当区域14与阴离子交换膜18邻接时，沿平行于垂直阴离子渗透 膜18的轴143的方向(参见图46)，从阴离子渗透膜18表面上的位置1401 测量厚度145;以及(iv)区域14基本上为多孔状以有效地允许液体从其中流 过，就此而言其特征在于约6 x 1 (T7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi的透 水率(或该区域的"单位压力损失"的倒数)。例如，区域14的厚度等于至
22少一个粒径的厚度， 一个粒径的厚度为至少约0.2毫米。例如，区域14包 括占区域14的总体积至少约30体积％的阴离子交换物质。再例如，区域 14包括占区域14的总体至少约50体积％的阴离子交换物质。
如本文所用，术语"非阳离子交换物质优势区141"是富离子隔室12 内包括离子交换物质的空间，并且具有下述特性(i)区域141包括阴离子交 换物质并且还可包括阳离子交换物质，如果区域141还包括阳离子交换物 质，则区域141内阴离子交换物质与阳离子交换物质的体积比定义为y,其 中区域141的y大于或等于约1:4; (ii)区域141包括占区域141的总体积至 少约10体积％的阴离子交换物质；(iii)区域141具有至少约0.2毫米的最小 厚度145,并且当区域141与阴离子交换膜18邻接时，沿平行于垂直阴离 子渗透膜18的轴143的方向(参见图50)，从阴离子渗透膜18表面上的位置 1401测量厚度145;以及(iv)区域141基本上为多孔状以有效地允许液体从 其中流过，就此而言其特征在于约6 x l(T7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi 的透水率。例如，区域141的厚度等于至少一个粒径的厚度， 一个粒径的 厚度为至少约0.2毫米。适宜的阳离子交换物质的实例包括与二乙烯基苯交 联的合成聚苯乙蹄微球，这种微球由磺酸基官能化(例如Mitsubishi DIAION SK-1B )。例如，区域141的y为至少约1:1。
如本申请所用，术语"阳离子交换物质优势区16"是富离子隔室12 内包括离子交换物质的空间，并且具有下述特性(i)区域16包括阳离子交 换物质并且还可包括阴离子交换物质，如果区域16还包括阴离子交换物质， 则区域16内阴离子交换物质与阳离子交换物质的体积比定义为y，其中区 域16的y小于或等于约1:4,当区域16与不同的离子交换物质区域(例如任 意区域14、 22、 141或161)邻接时，区域16的y小于或等于区域16邻接 的不同离子交换物质区域的Y值的^(即一半)，即(区域16的力^0.5 x(区 域16邻接的不同离子交换物质区域的力；(ii)区域16包括占区域16总体积 的至少约20体积％的阳离子交换物质；(iii)区域16具有至少约0.2毫米的 最小厚度181，并且当区域16与阳离子交换物质20邻接时，沿平行于垂直 阳离子渗透膜20的轴185的方向(参见图47),从阳离子渗透膜20表面上的 位置183测量该厚度；以及(iv)区域16基本上为多孔状以有效地允许液体从 其中流过，就此而言其特征在于约6 x l(T7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi 的透水率(或该区域的"单位压力损失"的倒数)。例如，区域16的厚度等于至少一个粒径的厚度， 一个粒径的厚度为至少约0.2毫米。例如，区域
16包括占区域16的总体积至少约30体积％的阳离子交换物质。再例如， 区域16包括占区域16的总体积至少约50体积％的阳离子交换物质。
如本文所用，术语"非阴离子交换物质优势区161" 是富离子隔室12 内包括离子交换物质的空间，并且具有下述特性(i)区域161包括阳离子交 换物质并且还可包括阴离子交换物质，如果区域161还包括阴离子交换物 质，则区域161内阴离子交换物质与阳离子交换物质的体积比定义为Y,其 中区域161的y小于或等于约4:1; (ii)区域161包括占区域161的总体积至 少约10体积％的阳离子交换物质；(iii)区域161具有至少约0.2毫米的最小 厚度181，并且当区域161与阳离子交换膜20邻接时，沿平行于垂直阳离 子渗透膜20的轴185的方向(参见图51),从阳离子渗透膜20表面上的位置 183测量该厚度；以及(iv)区域161基本上为多孔状以有效地允许液体从其 中流过，就此而言其特征在于约6 x 10-7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi 的透水率(或该区域的"单位压力损失"的倒数)。例如，区域161的厚度等 于至少一个粒径的厚度， 一个粒径的厚度为至少约0.2毫米。例如，区域 161内阳离子交换物质与阴离子交换物质的体积比(或力为至少约1:1。
如本文所用，术语"混合离子交换物质区22"是指下述中任一种
(a) 区域22是隔室12内包括离子交换物质的空间，并且具有下述特征 (i)区域22包括阴离子交换物质和阳离子交换物质，其中区域22内阴离子交 换物质与阳离子交换物质的体积比定义为y,其中区域22的y介于约1:4 和约4:1之间，(ii)区域22包括占区域22的总体积至少约10体积％的阴离 子交换物质并且还包括占区域22的总体积至少约10体积％的阳离子交换物 质；(iii)区域22具有至少约0.2毫米的最小厚度221,其中沿平行于垂直阴 离子渗透膜18或阳离子渗透膜20的轴225的方向，从最接近阴离子渗透 膜18或阳离子渗透膜20的区域22上的位置223测量厚度221(参见图48, 其中对于该示例性实例，轴225垂直于阳离子渗透膜20,位置223为最接 近阳离子渗透膜20的区域22上的位置223);以及(iv)区域22基本上为多 孔状以有效地允许液体从其中通过，就此而言其特4正在于约6 x i(T7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi的透水率(或该区域的"单位压力损失，， 的倒数)；或者
(b) 区域22为隔室12内包括传导阴离子和阳离子两者的离子两性物质(ion amphoteric material)的空间，其中该区域22具有至少约0.2毫米的最少 厚度，其中沿平行于垂直阴离子渗透膜18或阳离子渗透膜20的轴2205的 方向，从最接近阴离子渗透膜18或阳离子渗透膜20的区域22上的位置2203 测量最小厚度2201(参见图49,其中对于该示例性实例，轴2205呈垂直于 阳离子渗透膜20,位置2203为最接近阳离子渗透膜20的区域22上的位置 2203),区域22基本上为多孔状以有效地允许液体从其中通过，就此而言其 特征在于约6 x l(T7 L/min/cm/psi至约1.5 L/min/cm/psi的透水率(或该区域的 "单位压力损失，，的倒数)。
例如，部分(2)或部分(b)定义了如下区域22:最小厚度等于至少一个粒 径的厚度，且一个粒径的厚度为至少约0.2亳米。
应当理解的是，混合离子交换物质区22的"一部分"具有与如上所述 "混合离子交换物质区22"的特性相同的特性，不同的是混合离子交换物 质区22的一部分与同一混合离子交换物质区22的至少一个其他部分相邻， 从而该混合离子交换物质区22包括这些部分。
此外，应当理解的是，混合离子交换物质区22可同时设置于一个或多 个"空间"内，这取决于如何界定这些空间。此外，应当理解的是，两个 或更多个界定空间可相交以形成相交区域，使得两个或更多个界定空间各 自的至少一部分共同位于该相交区域内，在这种情况下，当混合离子交换 物质区22的至少一部分设置于相交区域内时，混合离子交换物质的至少一 部分还可视为设置于两个或更多个界定空间中每一个空间内。
如本文所用，涉及富离子隔室侧面的术语"基本上任意剩余部分"旨 在表示
几乎全部任意剩余部分，或
全部任意剩余部分，
其中"剩余部分"是指除有效侧面部分以外的(阴离子渗透膜或阳离子 渗透膜的)富离子隔室侧面部分。当有效侧面部分定义为阴离子渗透膜或阳 离子渗透膜的整个富离子隔室侧面时，则不存在"剩余部分"。
分离件38 、 40插在交替的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20之间， 以使相对的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20之间保持间隔，从而提供 提供各自具有液体流动通道的隔室12、 36。美国专利No. 6,929,765和美国 专利公布No. US 2004/0104166 Al描述了电去离子"i殳备10的适宜分离件38、 40的实例。这些分离件实例示出了具有筛网的分离件，其中设置筛网 以使电去离子设备10的富离子隔室的相对的膜之间或者相对的膜和端部框 架组件(end frame assembly)之间保持间隔，从而有助于提供富离子隔室内的 流体流动通道。应当理解的是，具有筛网的分离件对于包含离子交换物质 的富离子隔室并不是必需的，因为富离子隔室中的离子交换物质有助于提 供隔室内的流动通道。即包括具有筛网的分离件的富离子隔室没有排除在 本发明的范围之外。因而，适宜的分离件包括具有筛网或没有筛网的分离 件。
参考图44和45，正极隔室30和负极隔室34设置于设备10的终端。 各隔室30、 34各自具有流动通道，所述流动通道界定在相应的电极端部框 架组件42、 44和相应的膜之间并与相应的电才及端部框架组件42、 44和相 应的膜相邻接，所述膜压向相应的电极端部框架组件42、 44。为组装i殳备 10,将阴离子渗透膜18，阳离子渗透膜20,相连的分离件38、 40和端部 框架组件42、 44压在一起，从而形成基本上流体密封的布置。美国专利 No. 6,193,869提供了构造电去离子设备的实例。或者可借助于液压机和/或 拉杆使电去离子设备的部件保持连接在一起。
(b)具有包含离子交换物质的富离子隔室的EDI设备的第 一实施方案
在一种实施方案中，参考图2至13,电去离子设备10的富离子隔室 12部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接。第一离子 交换物质区设置于富离子隔室12内。第一离子交换物质区与阴离子渗透膜 18和阳离子渗透膜20其中之一 的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接。第一 离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜其中的另 一个隔开。参考 图2，当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一为阴离子渗透膜18时，第一 离子交换物质区为阴离子交换物质优势区14。参考图3，当具有与第一离 子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜18和阳 离子渗透膜20其中之一为阳离子渗透膜20时，第一离子交换物质区为阳 离子交换物质优势区16。
例如，第二离子交换物质区设置于富离子隔室12内。第二离子交换物 质区基本上与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另 一个的整个富离子隔室 侧面邻接。参考图2，当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一为阴离子渗
透膜18时，第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势区161。例如， 非阴离子交换物质优势区161包括阳离子交换物质优势区16，或者区域 1661整个为阳离子交换物质优势区16。再例如，非阴离子交换物质优势区 161包括混合离子交换物质区22,或者区域161整个为混合离子交换物质 区22。再例如，区域161与区域14邻接。参考图3，当具有与第一离子交 换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的阴离子渗透膜18和阳离子 渗透膜20其中之一为阳离子渗透膜20时，第二离子交换物质区为非阳离 子交换物质优势区141。例如，非阳离子交换物质优势区141包4舌阴离子交 换物质优势区14，或者区域141整个为阴离子交换物质优势区14。再例如， 非阳离子交换物质优势区141包括混合离子交换物质区22,或者区域141 整个为混合离子交换物质区22。再例如，区域141与区域16邻接。
例如，对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻 接的富离子隔室12,参考图4，阴离子交换物质优势区14和阳离子交换物 质优势区16设置于富离子隔室12内。阴离子交换物质优势区14与膜18 的表面26的至少一部分邻接，并与膜20隔开。阳离子交换物质优势区16 与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部分邻接，并与膜18隔 开。例如，区域14与区域16邻4妾。
例如，对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻 接的富离子隔室12，参考图5，阴离子交换物质优势区14设置于富离子隔 室12内，阳离子交换物质优势区16设置于富离子隔室12内，混合离子交 换物质区22设置于富离子隔室12内。阴离子交换物质优势区14与膜18 的表面26的至少一部分邻接，并与膜20隔开。阴离子交换物质优势区14 相对于阳离子渗透膜20的布置界定了区域14和膜20之间的相应第一空间。 阳离子交换物质优势区16与膜20的表面28的至少一部分邻接，并与膜18 隔开。阳离子交换物质优势区16相对于阴离子渗透膜18的布置界定了区 域16和膜18之间的相应第二空间。混合离子交换物质区22的至少一部分 设置于相应第一和第二空间中至少一个空间内。例如，区域22与区域14 和16均邻才妻。
例如，对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透聘20邻 接的富离子隔室12，参考图6和图7，阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20各自包括相应的富离子隔室侧面26、 28,其中各面26、 28具有各自的表面 积。第一离子交换物质设置于富离子隔室12内，与阴离子渗透膜18和阳 离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的至少一部分邻接，并 与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜其中的另 一个隔开。阴离子渗透膜18和阳 离子渗透膜20其中之一的侧面26或28的至少一部分界定了阴离子渗透膜 18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分。 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28 的有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富 离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离 子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面面积的至少 10%。例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔 室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对尺寸，阴离子渗透膜18和阳离 子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分为阴 离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面面积的至少 50%。再例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子 隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对尺寸，阴离子渗透膜18和阳 离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分基 本上为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的整个富离子隔室侧 面面积。例如，参考图8和图9，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20 其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分的空间布置，与阴离 子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的任 意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富 离子隔室侧面26或28的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜18和 阳离子渗透膜20其中之一的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。参考图6 和图8，当与第一离子交换物质区邻接的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜 20其中之一的富离子隔室侧面26或28的至少 一部分属于阴离子渗透膜18 时，第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区14。参考图7和图9， 当与第一离子交换物质区邻接的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中 之一的富离子隔室侧面26或28的至少一部分属于阳离子渗透膜20时，第 一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16。
例如，第二离子交换物质区设置于富离子隔室12，并基本上与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中之另一个的整个富离子隔室侧面邻接。参考图6
和图8,当与第一离子交换物质区邻接的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜 20其中之一 的富离子隔室侧面26或28的至少 一部分属于阴离子渗透膜18 时，第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势区161。例如，非阴离子 交换物质优势区161包括阳离子交换物质优势区16,或者区域161整个为 阳离子交换物质优势区16。再例如，区域161包括混合离子交换物质区22， 或者区域1661整个为混合离子交换物质区22。再例如，区域161与区域 14邻接。参考图7和图9，当与第一离子交换物质区邻接的阴离子渗透膜 18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的至少 一部分属 于阳离子渗透膜20时，第二离子交换物质区为非阳离子交换物质优势区 141。例如，非阳离子交换物质优势区141包括阴离子交换物质优势区14， 或者区域141整个为阴离子交换物质优势区14。再例如，区域141包括混 合离子交换物质区22，或者区域141整个为混合离子交换物质区22。再例 如，区域141与区域16邻接。
例如，对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻 接的富离子隔室12,参考图10，阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20各自 包括相应的富离子隔室侧面26、 28，其中各面26、 28具有各自的表面积， 阴离子交换物质优势区14设置于富离子隔室内，阳离子交换物质优势区16 设置于富离子隔室内。阴离子交换物质优势区14与阴离子渗透膜18的富 离子隔室侧面26的至少一部分邻接，并与阳离子渗透膜20隔开。阴离子 渗透膜18的侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧 面26的有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面 部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分， 该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少 10%。例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部 分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部 分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴 离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分的相对大小，阴 离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分基本上为阴离子 渗透膜18的整个富离子隔室侧面面积。阳离子交换物质优势区16与阳离 子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部分邻接，并与阴离子渗透膜18隔开。阳离子渗透膜20的侧面28的至少一部分界定了阳离子渗透膜20 的富离子隔室侧面28的有效侧面部分。阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效 侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面 面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有 效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有 效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的至少50%。再 例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分的 相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分基 本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室侧面面积。例如，参考图ll,对 于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面部分的空间布置，与 阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任意实际剩余部分相比，阴离子 渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗 透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。例如，对于阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分的空间布置，与阳离子渗透膜20 的富离子隔室侧面28的任意实际剩余部分相比，阳离子渗透膜20的富离 子隔室侧面28的有效侧面部分最接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧 的贫离子隔室36的出口 367。例如，区域14与区域16邻接。
例如，对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻 接的富离子隔室12,参考图12，阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20各 自包括相应的富离子隔室侧面26、 28，其中各面26、 28具有各自的表面积。 阴离子交换物质优势区14设置于富离子隔室12内，阳离子交换物质优势 区16设置于富离子隔室12内，混合离子交换物质区22设置于富离子隔室 12内。阴离子交换物质优势区14与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的至少一部分邻接，并与阳离子渗透膜20隔开。阴离子交换物质优势区14 相对于阳离子渗透膜20的布置界定了区域14和膜20之间的相应第 一 空间。 阴离子渗透膜18的侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透膜18的富离子 隔室侧面26的有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有 效侧面部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积 部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至 少10%。例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面
30积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面 积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对 于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分的相对大小， 阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分基本上为阴离 子渗透膜18的整个富离子隔室侧面面积。阳离子交换物质优势区16与阳 离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部分邻接，并与阴离子渗透 膜20隔开。阳离子交换物质优势区16相对于阴离子渗透膜18的布置界定 了区域16和膜18之间的相应第二空间。阳离子渗透膜20的侧面28的至 少一部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分。 阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透 膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为 阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗 透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗 透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20富离 子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28的有效侧面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室 侧面面积。例如，参考图13,对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的有效侧面部分的空间布置，与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧 面部分最接近于设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分的 空间布置，与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的任意实际剩余部分 相比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分最接近于设 置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。混合离子交 换物质区22的至少一部分设置于相应第一和第二空间中的至少一个空间 内。例如，区域22与区域14和16均邻才妄。
(c)具有包含离子交换物质的富离子隔室的EDI设备的第二实施方案 在另一实施方案中，参考图14至34,电去离子设备10的富离子隔室 12部分与第一离子渗透膜18邻接且部分与分离件24邻接。第一离子渗透 膜为阴离子渗透膜18或阳离子渗透膜20。第一离子交换物质区设置于富离子隔室12内，并与第一离子渗透膜18或20的富离子隔室侧面的至少一部 分邻接。当具有与第 一 离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部
分的第一离子渗透膜为阴离子渗透膜18时(参见图14),第一离子交换物质 区为阴离子交换物质优势区14。当具有与第一离子交换物质区邻接的富离 子隔室侧面的至少一部分的第一离子渗透膜为阳离子渗透膜20时(参见图 15)，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16。
第二离子交换物质区也设置于富离子隔室12内。第一离子交换物质区 14或16相对于分离件24的布置界定了第一离子交换物质区14或16和分 离件24之间的相应空间，其中第二离子交换物质区的至少 一部分设置于所 述相应空间内。例如，第二离子交换物质区与第一离子交换物质区邻接。 再例如，当分离件24为第二离子渗透膜时，其中第二离子渗透膜为阴离子 渗透膜18和阳离子渗透膜20其中的另一个，第二离子交换物质区与阴离 子渗透膜和阳离子渗透膜其中的另 一个邻接。当第 一 离子交换物质区为阴 离子交换物质优势区14时，第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势 区161。例如，参考图14，区域161包括混合离子交换物质区22,或者区 域161整个为混合离子交换物质区22。再例如，区域161包括阳离子交换 物质优势区16，或者区域161整个为阳离子交换物质优势区16。当第一离 子交换物质区为阳离子交换物质优势区16时，第二离子交换物质区为非阳 离子交换物质优势区141。例如，参考图15,区域141包括混合离子交换 物质区22,或者区域141整个为混合离子交换物质区22。再例如，区域141 包括阴离子交换物质优势区141，或者区域141整个为阴离子交换物质优势 区14。例如，对于分离件24，分离件基本上不可渗透，例如分离件24为 电极的情况。再例如，对于分离件，分离件为第二离子渗透膜，其中第二 离子渗透膜为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中的另 一个。
在该实施方案中，不要求第一离子交换物质14或16与分离件24隔开。 就此而言，例如，参考图20,当分离件24为阴离子渗透膜18时，设置富 离子隔室12，该富离子隔室12部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离 子渗透膜20邻接。阳离子交换物质优势区16设置于富离子隔室12内，并 与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接。混合离子交换物 质区22设置于富离子隔室12。区域16相对于阳离子渗透膜18的布置界定 了区域16和膜18之间相应空间。混合离子交换物质区22的至少一部分设置于所述相应空间内。此外，区域22与区域16邻接。应当指出的是，区 域16还与阴离子渗透膜18的一部分18a邻接。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与分离件24邻接的富离子隔 室12,其中分离件24为电极25,例如，参考图16,阴离子交换物质优势 区14设置于富离子隔室12内，并与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面的 至少一部分邻接。混合离子交换区22也设置于富离子隔室12内。阴离子 交换物质优势区14相对于电极25的布置界定了区域14和电极25之间的 相应空间，其中混合离子交换物质区22的至少一部分设置于所述相应空间 内。例如，区域22与区域14邻接。例如，对于正极隔室30情况可亦如此， 其中电极25为正极32。
对于部分与阳离子渗透膜20邻接且部分与分离件24邻接的富离子隔 室12,其中分离件24为电极25,例如，参考图17,阳离子交换物质优势 区16设置于富离子隔室12内，并与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面的 至少一部分邻接。混合离子交换物质区22也设置于富离子隔室12内。阳 离子交换物质优势区16相对于电极25的布置界定了区域16和电极25之 间的相应空间，其中混合离子交换物质区22的至少一部分设置于所述相应 空间内。例如，区域22与区域16邻接。例如，对于负极隔室34情况可亦 如此，其中电极25为负极35。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接的富 离子隔室12,例如，参考图18和19,第一离子交换物质区14或16设置 于富离子隔室12内，并与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的 富离子隔室侧面的至少 一部分邻接。当具有与第 一 离子交换物质区邻接的 富离子隔室侧面的至少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中 之一为阴离子渗透膜18时(参见图18),第一离子交换物质区为阴离子交换 物质优势区14。当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至 少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一为阳离子渗透膜 20时(参见图19),第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16。混合 离子交换物相区22也设置于富离子隔室。第一离子交换物质区14或16相 对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的布置界定了第一离 子交换物质区14或16与膜18和20其中另一个之间的相应空间，其中混 合离子交换物质区22的至少一部分设置于所述相应空间内。例如，区域22与第一离子交换区14或16邻接。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接的富 离子隔室12，例如，参考图21,阴离子交换物质优势区14设置于富离子 隔室12内，阳离子交换物质优势区16设置于富离子隔室12内，混合离子 交换物质区22设置于富离子隔室12内。阴离子交换物质优势区14邻接阴 离子渗透膜18的富离子隔室侧面的至少一部分设置。阳离子交换物质优势 区16邻接阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面的至少一部分设置。阴离子 交换物质优势区14相对于阳离子渗透膜20的布置界定了区域14和膜20 之间的相应第一空间，阳离子交换物质优势区16相对于阴离子渗透膜18 的布置界定了区域16和膜18之间的相应第二空间，其中混合离子交换区 22的至少一部分设置于相应第一和第二空间中的至少一个空间内。例如区 域22与区域14和16均邻接。
对于部分与离子渗透膜(其中离子渗透膜为阴离子渗透膜18或阳离子 渗透膜20)邻接且部分与分离件24邻接的富离子隔室，例如参考图22和23, 第一离子交换物质区14或16设置于富离子隔室12内，其中第一离子交换 物质区14或16相对于分离件24的布置界定了第一离子交换物质区14或 16与分离件24之间的相应空间，第二离子交换物质区设置于富离子隔室 12内，其中第二离子交换物质区的至少一部分也设置于所述相应空间内。 离子渗透膜18或20包括具有表面积的富离子隔室侧面26或28,设置于富 离子隔室12内的第一离子交换物质区14或16与离子渗透膜18或20的富 离子隔室侧面26或28的至少一部分邻接。离子渗透膜18或20的富离子 隔室侧面26或28的至少一部分界定了离子渗透膜18或20的富离子隔室 侧面26或28的有效侧面部分。离子渗透膜18或20的富离子隔室侧面26 或28的有效侧面部分界定了离子渗透膜18或20的富离子隔室侧面26或 28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为离子渗透膜18或20的富 离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于离子渗透膜18或20的富离子 隔室侧面26或28的有效侧面面积部分，离子渗透膜18或20的富离子隔 室侧面26或28的有效侧面面积部分为离子渗透膜18或20的富离子隔室 侧面面积的至少50%。再例如，对于离子渗透膜18或20的富离子隔室侧 面26或28的有效侧面面积部分的相对大小，离子渗透膜18或20的富离 子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分基本上为离子渗透膜18或20的整个富离子隔室侧面面积。例如，参考图24和25，对于离子渗透膜18或 20的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分的空间布置，与离子渗透膜 18或20的富离子隔室侧面26或28的任意实际剩余部分相比，离子渗透膜 18或20的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分最接近于设置在离子渗 透膜18或20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。参考图22和24,当 具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室26或28的至少一部分的离 子渗透膜18或20为阴离子渗透膜18时，第 一 离子交换物质区为阴离子交 换物质优势区14。参考图23和25,当具有与第一离子交换物质区邻接的 富离子隔室26或28的至少一部分的离子渗透膜18或20为阳离子渗透膜 20时，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16。例如，第二离子 交换物质区与第一离子交换物质区邻接。再例如，当分离件24为第二离子 渗透膜时，其中分离件24为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中的另 一个，第二离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜其中的另 一个 邻接。参考图22和24,当第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区 14时，第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势区161。例如，区域 161包括混合离子交换物质区22，或者区域161整个为混合离子交换物质 区。再例如，区域141包括阳离子交换物质优势区16,或者区域161整个 为阳离子交换物质区16。参考图23和25,当第一离子交换物质区为阳离 子交换物质优势区16时，第二离子交换物质区为非阳离子交换物质优势区 141。例如，区域141包括混合离子交换物质区22,或者区域141整个为混 合离子交换物质区。再例如，区域141包括阴离子交换物质优势区14,或 者区域141整个为阴离子交换物质优势区。例如，对于分离件24,分离件 24基本上不可渗透，例如分离件24为电极的情况(参见图26至29)。再例 如，对于分离件24，分离件24为第二离子渗透膜，其中第二离子渗透膜为 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中的另一个(参见图30至35)。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与分离件24邻接的富离子隔 室12,其中分离件24为电极25，例如，参考图26,阴离子交换物质优势 区14设置于富离子隔室12内，其中阴离子交换物质优势区14相对于电极 25的布置界定了区域14和电极25之间相应空间。混合离子交换物质区22 设置于富离子隔室内，其中混合离子交换物质区22的至少 一部分设置于所 述相应空间内。阴离子渗透膜18包括界定表面积的富离子隔室侧面26,其中设置于富离子隔室12内的阴离子交换物质优势区14与阴离子渗透膜18 的富离子隔室侧面26的至少一部分邻接。阴离子渗透膜18的富离子隔室 侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效 侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面部分界定了 阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分，该有效侧面 面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对 于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分的相对大小， 阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分为阴离子渗透 膜18的富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18 的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18 的富离子隔室侧面26的有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18的整 个富离子隔室侧面面积。例如，参考图27,对于阴离子渗透膜18的富离子 隔室侧面26的有效侧面部分的空间布置，与阴离子渗透膜18的富离子隔 室侧面26的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面 26的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室 36的出口 367。例如，区域22与区域14邻接。例如，对于正极隔室30情 况可亦如此，其中电极为正极32。
对于部分与阳离子渗透膜20邻接且部分与分离件24邻接的富离子隔 室12,其中分离件24为电极25，例如，参考图28，阳离子交换物质优势 区16设置于富离子隔室12内，其中阳离子交换物质优势区16设置于富离 子隔室12内，其中阳离子交换物质优势区16相对于电极25的布置界定了 区域16和电极25之间相应空间。混合离子交换物质区22设置于富离子隔 室12内，其中混合离子交换物质区22的至少一部分还设置于所述相应空 间内。阳离子渗透膜20包括界定表面积的富离子隔室侧面28,设置于富离 子隔室12内的阳离子交换物质优势区16与阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28的至少一部分邻接。阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少 一部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分。阳 离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阳离 子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子 隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室侧 面面积。例如，参考图29，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室側面28的 有效侧面部分的空间布置，与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的任 意实际剩余部分相比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面 部分最接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。例如，区域22与区域16邻接。例如，对于负极隔室34情况可亦如 此，其中电极为负极35。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接的富 离子隔室12，例如，参考图30和31，第一离子交换物质区14或16设置 于富离子隔室12，并与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富 离子隔室侧面26或28的至少一部分邻接。混合离子交换物质区22也设置 于富离子隔室12。第一离子交换物质区14或16相对于阴离子渗透膜18和 阳离子渗透膜20其中另一个的布置界定了第一离子交换物质区14或16与 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个之间相应空间。混合离子 交换物质区22的至少一部分设置于所述相应空间内。例如，区域22与第 一离子交换物质区14或16邻接。富离子隔室侧面26或28的至少一部分 界定了阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26 或28的有效侧面部分。阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富 离子隔室侧面26或28的有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18和阳离子渗 透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分，该有效 侧面面积部分为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔 室侧面面积的至少10%。例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20 其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小，阴 离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的 有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离 子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透 膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小， 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28
37的有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之
一的整个富离子隔室侧面面积。例如，参考图32和33，对于阴离子渗透膜 18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分 的空间布置，与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔 室侧面26或28的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18和阳离子渗透 膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分最接近于设置在 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的相对侧的贫离子隔室36的 出口 367。参考图30和32,当具有与第一离子交换物质区邻接设置的富离 子隔室侧面26或28的至少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20 其中之一为阴离子渗透膜18时，第一离子交换物质区为阴离子交换物质优 势区14。参考图31和33,当具有与第一离子交换物质区邻接设置的富离 子隔室侧面26或28的至少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20 其中之一为阳离子渗透膜20时，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优 势区16。
对于部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接的富 离子隔室12,例如，参考图34，阴离子交换物质优势区14设置于富离子 隔室12，阳离子交换物质优势区16设置于富离子隔室12，混合离子交换 物质区22设置于富离子隔室12。阴离子交换物质优势区14与阴离子渗透 膜18的富离子隔室侧面26的至少一部分邻接。阴离子交换物质优势区14 相对于阳离子渗透膜20的布置界定了区域14和阳离子渗透膜20之间的相 应第一空间。阴离子渗透膜18的侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透 膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔 室侧面26的有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室 侧面面积的至少10% 例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少 50%。再例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积 部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面积 部分基本上为阴离子渗透膜18的整个富离子隔室侧面面积。阳离子交换物 质优势区16与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部分邻接。阳离子交换物质优势区16相对于阴离子渗透膜18的布置界定了区域16和
阴离子渗透膜18之间的相应第二空间。阳离子渗透膜20的侧面28的至少 一部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分。阳 离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离 子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子 隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室侧 面面积。例如，参考图35,对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 有效侧面部分的空间布置，与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任 意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面 部分最接近于设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分的 空间布置，与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的任意实际剩余部分 相比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分最接近于设 置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。混合离子交换 物质区22的至少 一部分设置于相应第 一和第二空间中的至少 一个空间内。 例如，区域22与区域14和16均邻接。
(d)具有包含离子交换物质的富离子隔室的EDI设备的第三实施方案 参考图36和37，在另一实施方案中，电去离子设备IO设置有富离子 隔室12,该富离子隔室12部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗 透膜20邻接。阴离子渗透膜18包括界定表面积的富离子隔室侧面26,阳 离子渗透膜20包括界定表面积的富离子隔室侧面28。第一离子交换物质区 设置于富离子隔室12内，其中第一离子交换物质区与阴离子渗透膜18和 阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的至少 一部分邻接。 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的侧面26或28的至少一部 分界定了阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面 26或28的有效侧面部分。阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18和阳离子 渗透膜20其中之一 的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分，该有 效侧面面积部分为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子 隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20 其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小，阴 离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的 有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离 子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透 膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小， 阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28 的有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之 一的整个富离子隔室侧面面积。与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其 中之一的富离子隔室侧面26或28的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透 膜18和阳离子渗透膜20其中之一的富离子隔室侧面26或28的有效侧面 部分最接近于设置在阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一的相对 侧的贫离子隔室36的出口 367。第一离子交换物质区还与阴离子渗透膜18 和阳离子渗透膜20其中另 一个的富离子隔室侧面26或28的至少 一部分隔 开。阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子隔室侧面26 或28的至少一部分界定了阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个 的富离子隔室侧面2 6或2 8的有效侧面部分。阴离子渗透膜18和阳离子渗 透膜20其中另一个的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部分界定了阴离 子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子隔室侧面26或28的 有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18和阳离子渗透 膜2 0其中另 一 个的富离子隔室侧面2 6或2 8的富离子隔室侧面面积的至少 10%。例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子 隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18和阳 离子渗透膜20其中另 一个的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分 为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子隔室侧面面积 的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一 个的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗 透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子隔室侧面26或28的有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的 整个富离子隔室侧面面积。与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另 一个的富离子隔室侧面26或28的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜 18和阳离子渗透膜20其中另 一个的富离子隔室侧面26或28的有效侧面部 分最接近于设置在阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的相对 侧的贫离子隔室36的出口 367。
参考图36,当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至 少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一为阴离子渗透膜 18时，第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区14。第一离子交换物 质区(即阴离子交换物质优势区14)与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的至少一部分邻"l妄。阴离子渗透膜18的侧面26的至少一部分界定了阴离 子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第一有效侧面部分。阴离子渗透膜18 的富离子隔室侧面26的第一有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18的富离 子隔室侧面26的第 一有效侧面面积部分，该第 一有效侧面面积部分为阴离 子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阴离子渗透膜 18的富离子隔室侧面26的第一有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透 膜18的富离子隔室侧面26的第一有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的 富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18的富离子 隔室侧面26的第一有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富 离子隔室侧面26的第一有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18的整 个富离子隔室侧面面积。与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任意 实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第一有效侧 面部分最接近于设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。第一离子交换物质区(即阴离子交换物质优势区14)还与阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的至少一部分隔开。阳离子渗透膜20的富离子隔 室侧面28的至少一部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第 一有效侧面部分。阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第 一有效侧面 部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第一有效侧面面积部 分，该第一有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的 富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔 室侧面28的第一有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第一有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子隔室
侧面面积的至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28 的第 一有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面 28的第 一有效侧面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室侧 面面积。与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的基本上任意剩余部分 先比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第一有效侧面面积部分最 接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。
参考图37，当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至 少一部分的阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中之一为阳离子渗透膜 20时，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16。第一离子交换物 质区(即阳离子交换物质优势区16)与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28 的至少一部分邻接。阳离子渗透膜20的侧面28的至少一部分界定了阳离 子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第二有效侧面部分。阳离子渗透膜20 的富离子隔室侧面28的第二有效侧面部分界定了阳离子渗透膜20的富离 子隔室侧面28的第二有效侧面面积部分，该第二有效侧面面积部分为阳离 子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜 20的富离子隔室侧面28的第二有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透 膜20的富离子隔室侧面28的第二有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的 富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子 隔室侧面28的第二有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富 离子隔室侧面28的第二有效侧面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整 个富离子隔室侧面面积。与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的任意 实际剩余部分相比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的第二有效侧 面部分最接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。第一离子交换物质区(即阳离子交换物质优势区16)还与阴离子渗透膜 18的富离子隔室侧面26的至少一部分隔开。阴离子渗透膜18的富离子隔 室侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第 二有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第二有效侧面 部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第二有效侧面面积部 分，该第二有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第二有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离
子隔室侧面26的第二有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室 侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的第二有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面 26的第二有效侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18的整个富离子隔室侧 面面积。与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任意实际剩余部分相 比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的第二有效侧面部分最接近于 设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。
在该实施方案中，不要求第一离子交换物质区14或16与阴离子渗透 膜18和阳离子渗透膜20其中另一个的富离子隔室侧面隔开。就此而言， 例如，参考图43,设置富离子隔室12,该富离子隔室12部分与阴离子渗 透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接。第一离子交换物质区为设置 于富离子隔室12内的阳离子交换物质优势区16。阳离子交换物质优势区 16与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分28a邻接，其 中富离子隔室侧面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔 室侧面28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阳离子渗透膜的富 离子隔室侧面面积的至少10%。与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28 的任意实际剩余部分相比，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效 侧面部分最接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出 口 367。阳离子交换物质优势区16还与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面 26的至少一部分26a隔开，其中所述至少一部分界定了阴离子渗透膜18的 富离子隔室侧面的有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面 面积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26 的富离子隔室侧面面积的至少10%。与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面 26的任意实际剩余部分相比，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有 效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的 出口 367。应当指出的是，阳离子交换物质优势区16还与阴离子渗透膜18 的富离子隔室侧面26的一部分26b邻接，该部分26b相对远离设置于阴离 子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。
例如，电去离子设备还包括设置于富离子隔室12内的第二离子交换物
43质区。第二离子交换物质区与阴离子渗透膜18和阳离子渗透膜20其中另 一个的富离子隔室侧面的至少 一部分(即与第 一 离子交换物质区隔开的部分) 邻接。例如，第二离子交换物质区还与第一离子交换物质区邻接。
当第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区14时(参见图36)，第 二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势区161。例如，第二离子交换物 质区包括混合离子交换物质区22，或者第二离子交换物质区整个为混合离 子交换物质区22。再例如，第二离子交换物质区包括阳离子交换物质优势 区16，或者第二离子交换物质区整个为阳离子交换物质优势区16。
当第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区16时(参见图37)，第 二离子交换物质区为非阳离子交换物质优势区141。例如，第二离子交换物 质区包括混合离子交换物质区22，或者第二离子交换物质区整个为混合离 子交换物质区。再例如，第二离子交换物质区包括阴离子交换物质优势区 14,或者第二离子交换物质区整个为阴离子物质优势区14。
例如，参考图38和39，混合离子交换物质区22还设置于富离子隔室 内12。第一离子交换物质区14或16相对于相应的阴离子渗透膜18和阳离 子渗透膜20其中另一个的布置界定了第一离子交换物质区14或16与相应 的膜18和20其中另一个之间相应空间。混合离子交换物质区22的至少一 部分设置于所述相应空间内。例如，区域22与第一离子交换物质区14或 16邻接。
再例如，参考图40,提供包括富离子隔室12的电去离子设备10，该 富离子隔室12部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接。 阴离子渗透膜18包括界定表面积的富离子隔室侧面26，阳离子渗透膜20 包括界定表面积的富离子隔室侧面28。阴离子交换物质优势区14设置于隔 室12,并与阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接。阴离子渗 透膜18的富离子隔室侧面26的至少一部分界定了阴离子渗透膜18的富离 子隔室侧面26的有效侧面部分。阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 有效侧面部分界定了阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面面 积部分，该有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的 富离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔 室侧面26的有效侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔 室侧面26的有效侧面面积部分为阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面面积的至少50%。再例如，对于阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效 侧面面积部分的相对大小，阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的有效 侧面面积部分基本上为阴离子渗透膜18的整个富离子隔室侧面面积。与阴 离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任意实际剩余部分相比，阴离子渗 透膜18的富离子隔室侧面26的有效侧面部分最接近于设置在阴离子渗透 膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。阳离子交换物质优势区16也 设置于隔室12内，并与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部 分邻接。阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分由阳离子 渗透膜20的富离子隔室侧面28的至少一部分界定。阳离子渗透膜20的富 离子隔室侧面28的有效侧面部分界定了阳离子渗透膜20的富离子隔室侧 面28的有效侧面面积部分，该有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富 离子隔室侧面面积的至少10%。例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28的有效侧面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28的有效侧面面积部分为阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面面积的 至少50%。再例如，对于阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧 面面积部分的相对大小，阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28的有效侧 面面积部分基本上为阳离子渗透膜20的整个富离子隔室侧面面积。与阳离 子渗透膜20的富离子隔室侧面28的任意实际剩余部分相比，阳离子渗透 膜20的富离子隔室侧面28的有效侧面部分最接近于设置在阳离子渗透膜 20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。例如，区域14邻接区域16。
例如，作为图40的实施方案的变型，参考图41，混合离子交换物质区 22设置于富离子隔室。阴离子交换物质优势区14相对于阳离子渗透膜20 的布置界定了区域14和阳离子渗透膜20之间的相应第一空间。阳离子交 换物质优势区16相对于阴离子渗透膜18的布置界定了区域16和阴离子渗 透膜18之间的相应第二空间。混合离子交换物质区22的至少一部分设置 于相应第一和第二空间中的至少一个空间内。例如，混合离子交换物质区 22与区域14和16均邻接。
例如，参考图42，提供包括富离子隔室12的电去离子设备10，该富 离子隔室部分与阴离子渗透膜18邻接且部分与阳离子渗透膜20邻接。阴 离子渗透膜18包括界定表面积的富离子隔室侧面26，阳离子渗透膜20包 括界定表面积的富离子隔室侧面28。阴离子交换物质优势区14设置于隔室12内，并基本上与阴离子渗透膜18的整个富离子隔室侧面区域邻接。作为
必要情况，与阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26的任意实际剩余部分 相比，邻接区域14的阴离子渗透膜18的富离子隔室侧面26最接近于设置 在阴离子渗透膜18的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。阳离子交换物质 优势区16设置于隔室12内，并基本上与阳离子渗透膜20的整个富离子隔 室侧面区域邻接。作为必要情况，与阳离子渗透膜20的富离子隔室侧面28 的任意实际剩余部分相比，邻接区域16的阳离子渗透膜20的富离子隔室 侧面28最接近于设置在阳离子渗透膜20的相对侧的贫离子隔室36的出口 367。混合离子交换物质区22设置于隔室12内并位于阴离子交换物质优势 区14和阳离子交换物质优势区16之间。区域22与区域14和16均邻接， 并沿隔室12的长度延伸(从入口端至出口端)。富离子隔室是厚度为3 mm的 近长方体形。整个区域14的厚度145为约0.2毫米。整个区域16的厚度 181为约0.2毫米。区域22的整个厚度221为约2.6毫米。就此而言，使区 域14和16各自的厚度保持最小值(例如，当提供粒子形式的离子交换材料 时，为一个或两个粒径)，使区域22的厚度最大。 (e)操作
操作时，在正极32和负极36之间施加电势差。电流通过贫离子隔室 36和富离子隔室12,保证贫离子隔室36中的离子迁移和水裂解。阴离子 和阳离子从贫离子隔室36穿过离子渗透膜18、 20迁移至相邻的富离子隔 室12(在一些情况下，为相邻的电极隔室30、 34)，使得流过贫离子隔室36 的36的液体离子贫化。从而，流过贫离子隔室36的液体去离子，形成净 化液流365,而流过富离子隔室12的液体变得更加富集离子，形成浓废液 流123。在图45所示的实例中，流过隔室12、 36的液体互为逆流。
应当认为邻接阳离子渗透膜20的阳离子交换物质优势区16有助于降 低膜表面处不带电弱酸的浓度，因而有助于减少不带电弱酸性物质的反扩 散。具体地，通过设置邻接阳离子渗透膜20的阳离子交换物质优势区16, 降低了下述趋势不带电弱酸性物质(如C02或CH3COOH)通过扩散经过阳 离子渗透膜20从富离子隔室12迁移至贫离子隔室36,导致不带电酸性物 质在贫离子隔室36中电离，从贫离子隔室36中排出的产品水的质量随之 下降。应当认为阳离子交换物质优势区16的存在由于下述机理中的任一机 理或者两者能够发挥作用而有助于减少反扩散(i)增加弱酸从富离子隔室12迁移至阳离子渗透膜20(随后透过阳离子渗透膜20进入贫离子隔室36) 的扩散距离，(ii)在流过富离子隔室12的液体的线速度较高(相对于邻近阳 离子渗透膜20流动的液体的线速度)的情况下，通过将阴离子交换物质/阳 离子交换物质界面从阳离子渗透膜20处移开，以使在该界面处形成的弱酸 更加远离阳离子渗透膜20,来降低阳离子渗透膜20表面附近的弱酸局部浓 度。
类似地，应当认为邻接阴离子渗透膜18的阴离子交换物质优势区14 有助于减少弱碱性物质例如氨和含氮弱有机碱(如笨胺、丁胺、肼、乙胺和 羟胺)的反扩散。
结合阳离子交换物质优势区16邻接阳离子渗透膜20的情况，和/或阴 离子交换物质优势区14邻接阴离子渗透膜18的情况，设置混合离子交换 物质区22以减轻富离子隔室12内硬度和水垢的形成。增加富离子隔室12 内阴离子交换物质和阳离子交换物质之间的界面数減少了硬度和水垢形成 阴离子局部富集的情况。与主要为单相的离子交换物质区相比，例如区域 14或区域16,优化混合离子交换物质区22中的界面数。因而，除上述区 域14、 16之一或两者以外，设置混合离子交换物质区22减轻了硬度和水 垢的形成，如果在富离子隔室12中仅设置上述区域14、 16之一或两者而 没有混合离子交换区22，硬度和水垢的形成则可能蔓延。
将参考下述非限制性实施例更加详细地说明本发明的实施方案。
(f)实施例
进行电去离子过程以比较(i)富离子隔室仅填充有混合离子交换物质 的电去离子设备的性能和(ii)富离子隔室包括邻接阳离子渗透膜的阳离子交 换物质区和设置于阳离子交换物质区和阴离子渗透膜之间的混合离子交换 物质区的电去离子设备的性能。
实施例1
提供第 一 电去离子设备，该第 一 电去离子设备包括容纳正极的正极隔 室和容纳负极的负极隔室。多个阴离子渗透膜和阳离子渗透膜交替布置在 正极隔室和负极隔室之间，以形成交替的贫离子隔室和富离子隔室，从而 共有16个富离子隔室并共有15个贫离子隔室。各贫离子隔室36在正极侧 与阴离子渗透膜18邻接并在负极侧与阳离子渗透膜20邻接。各富离子隔 室12在正极侧与阳离子渗透膜20邻接并在负极侧与阴离子渗透膜18邻接。
47富离子隔室和贫离子隔室均为近长方体形。各富离子隔室的尺寸为13cm x 39cm x 0.2cm(宽x长x厚)。各贫离子隔室的尺寸为13cm x 39cm x 0.8cm(宽x
长x厚)。
各贫离子隔室填充有混合离子交换物质，该混合离子交换物质是体积 比为1:1的Mitsubishi DIAION SK-1BTM树脂微球(阳离子交换物质)和 Mitsubishi DIAION SA10ATM树脂微球(阴离子交换物质)的混合物。各贫离 子隔室内的混合离子交换物质区与贫离子隔室的形状相符，从而混合离子 交换物质区的厚度为0.8cm。
各富离子隔室填充有离子交换物质，以形成两种不同的离子交换物质 区。具体地，各富离子隔室包括阳离子交换物质区和混合离子交换物质区。 富离子隔室的阳离子交换物质优势区包含Mitsubishi DIAION SK-IBTM树 脂微球(阳离子交换物质)，对所述树脂微球进行过筛以除去较大的树脂微 球，以使阳离子交换物质优势区采用的阳离子交换物质树脂微球直径的尺 寸范围为0.42 mm至0.6mm。富离子隔室的混合离子交换物质区包含混合 离子交换物质，该混合离子交换物质是体积比为1:1的Mitsubishi DIAION SK-1BTM树脂微球(阳离子交换物质)和Mitsubishi DIAION SA10ATM树脂 微球(阴离子交换物质)的混合物。富离子隔室的阳离子交换物质区界定为近 长方体形，并基本上与阳离子渗透膜的整个富离子隔室表面邻接。富离子 隔室的混合离子交换物质区界定为近长方体形，并设置在阳离子交换物质 区和阴离子渗透膜之间的整个空间内。阳离子交换物质区的厚度为O.OScm。 混合离子交换物质区的厚度为0.12cm。
贫离子隔室、富离子隔室和电极隔室各自的给水流具有相同的组成。 这种给水流基本上为注入碳酸氢钠之后溶有浓度为15.9 ppm的HC(V的超 纯水(已通过反渗透进行了预处理的市政供水)。产品水以约0.4167 gpm的速 度从各贫离子隔室排出。水以约0.0235 gpm的速度从各富离子隔室排出。 水以约0.25 gpm的速度从组合电极隔室排出。测得回收率为90%。当评价 通过贫离子隔室和富离子隔室的流量时，通过连接在装置上的外电路施加3 库仑/秒的电流，从而作用于流过贫离子隔室的水流的电去离子。
在稳定状态下，测得从贫离子隔室的出口排出的产品水的电阻为 17.7MQ-cm。比專交例1
在基本相同的操作条件下，使用与实施例1所述的电去离子设备基本 相同的电去离子设备，进行比较例，不同的是各富离子隔室仅填充有混合
离子交换物质(即体积比为1:1的Mitsubishi SK- 1BTM树脂微球(阳离子交换 物质)和Mitsubishi SA10ATM树脂微球(阴离子交换物质)的混合物)。
在稳定状态下，测得在这些条件下从贫离子隔室的出口排出的产品水 的电阻为12MQ，cm。
应当理解的是，当然，在不脱离如所附权利要求界定的本发明的范围 和权限的情况下，可对本文所述的本发明的实施方案作出改进。
权利要求
1.一种电去离子设备，包括部分与阴离子渗透膜邻接且部分与阳离子渗透膜邻接的富离子隔室；和设置于所述富离子隔室内的第一离子交换物质区，其中所述第一离子交换物质区与所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的至少一部分邻接，并且与所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另一个隔开；其中所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的至少一部分界定所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分；使得，当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一为阴离子渗透膜时，所述第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区；及当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一为阳离子渗透膜时，所述第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区。
2. 权利要求1的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的混 合离子交换物质区，其中所述第一离子交换物质区相对于所述阴离子渗透 膜和所述阳离子渗透膜中的另一个的布置界定所述第一离子交换物质区与 所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个之间的相应空间，且其 中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置于所述相应空间内。
3. 权利要求1的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质区 邻接的富离子隔室侧面的至少 一 部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗 透膜之一为阴离子渗透膜，从而所述第 一离子交换物质相为阴离子交换物 质优势区。
4. 权利要求3的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的混 合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子渗 透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区与所述阳离子渗透膜之间的相应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应 空间内。
5. 权利要求3的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的阳 离子交换物质优势区，其中所述阳离子交换物质优势区与所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接并与所述阴离子渗透膜隔开，且其 中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分。
6. 权利要求5的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的混合 离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子渗透 膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的相应 第 一空间，并且其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗透膜 的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相应第 二空间，及其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应第 一和第二空间中的至少一个空间内。
7. 权利要求1的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质区 邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗 透膜之一为阳离子渗透膜，从而所述第 一 离子交换物质区为阳离子交换物 质优势区。
8. 权利要求7的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的混 合离子交换物质区，其中所述阳离子交换物质优势区相对于阴离子渗透膜 的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相应空 间，且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应空间内。
9. 权利要求1的电去离子设备，其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室 侧面界定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积，并且其中所述阳离子 渗透膜的富离子隔室侧面界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积， 并且其中所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的 有效侧面部分界定所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔 室侧面的有效侧面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阴离子纟参透膜 和所述阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面面积的至少10% 。
10. 权利要求9的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的混 合离子交换物质区，其中所述第一离子交换物质区相对于所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另一个的布置界定所述第一离子交换物质区与 所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个之间的相应空间，且其 中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应空间内。
11. 权利要求9的电去离子设备，其中具有与所述第 一 离子交换物质区 邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗 透膜之一为阴离子渗透膜，从而所述第 一 离子交换物质区为阴离子交换物 质优势区，其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分界定 所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分，所述有效侧面 面积部分为所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%。
12. 权利要求11的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的至少 一 个混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所 述阳离子渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透 膜之间的相应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置 于所述相应空间内。
13. 权利要求11的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 阳离子交换物质优势区，其中所述阳离子交换物质优势区与所述阳离子渗 透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接并且与所述阴离子渗透膜隔开， 及其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子 渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分。
14. 权利要求13的电去离子设备，其中所述阳离子渗透膜的富离子隔 室侧面的有效侧面部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧 面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧 面面积的至少10%。
15. 权利要求13的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的 相应第 一空间，并且其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗 透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相 应第二空间，及其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相 应第一和第二空间中的至少一个空间内。
16. 权利要求9的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗 透膜之一为阳离子渗透膜，从而所述第 一 离子交换物质区为阳离子交换物 质优势区，其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分界定 所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分，所述有效侧面 面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10 % 。
17. 权利要求16的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子 渗透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的 相应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相 应空间内。
18. 权利要求16的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 阴离子交换物质优势区，其中所述阴离子交换物质优势区与所述阴离子渗 透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接并与阳离子渗透膜的隔开，并且 其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定所述阴离子渗 透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分。
19. 权利要求18的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的 相应第一空间，并且其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗 透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相 应第二空间，及其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相 应第 一 和第二空间中的至少 一 个空间内。
20. 权利要求9的电去离子设备，其中与所述阴离子渗透膜和所述阳离 子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗 透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分最接近于 设置在所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一相对侧的贫离子隔室的 出口 。
21. 权利要求20的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的混 合离子交换物质区，其中所述第 一 离子交换物质区相对于所述阴离子渗透 膜和所述阳离子渗透膜中的另一个的布置界定所述第一离子交换物质区与 所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个之间的相应空间，且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应空间内。
22. 权利要求11的电去离子设备，其中与所述阴离子渗透膜的富离子 隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面 的有效侧面部分最接近于设置在所述阴离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的 出口 。
23. 权利要求22的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的混 合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子渗 透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的相 应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应 空间内。
24. 权利要求22的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的阳 离子交换物质优势区，其中所述阳离子交换物质优势区与所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接并且与所述阴离子渗透膜隔开，并 且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子 渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分。
25. 权利要求24的电去离子设备，其中所述阳离子渗透膜的富离子隔 室侧面的有效侧面部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧 面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧 面面积的至少10%。
26. 权利要求25的电去离子设备，其中与所述阳离子渗透膜的富离子 隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面 的有效侧面部分最接近于设置在所述阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的 出口 。
27. 权利要求24的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的 相应第 一空间，并且其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗 透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相 应第二空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述 第 一 和第二空间中的至少 一 个空间内。
28. 权利要求16的电去离子设备，其中与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面 的有效侧面部分最接近于设置在所述阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的 出口 。
29. 权利要求28的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的混 合离子交换物质区，其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗 透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相 应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述相应 空间内。
30. 权利要求28的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室的阴 离子交换物质优势区，其中所述阴离子交换物质优势区与所述阴离子渗透 膜的富离子隔室侧面的至少 一 部分邻接并与所述阳离子渗透膜隔开，并且 其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阴离子渗 透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分。
31. 权利要求30的电去离子设备，其中所述阴离子渗透膜的富离子隔 室侧面的有效侧面部分界定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧 面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧 面面积的至少10%。
32. 权利要求30的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的 相应第 一空间，并且其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子渗 透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的相 应第二空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置于所述 相应第 一 和第二空间中的至少 一 个空间内。
33. —种电去离子设备，包括部分与第 一 离子渗透膜邻接且部分与分离件邻接的富离子隔室，其中 所述第 一 离子渗透膜为阴离子渗透膜或阳离子渗透膜；设置于所述富离子隔室内的第一离子交换物质区，其中所述第一离子 交换物质区与所述第 一 离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接， 并且其中所述第一离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定所述第 一离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分；和设置于所述富离子隔室内的第二离子交换物质区，其中所述第一离子 交换物质区相对于所述分离件的布置界定所述第一离子交换物质区和所述 分离件之间的第 一 空间，并且其中所述第二离子交换物质区的至少 一部分设置于所述第一空间内； 使得，当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部 分的第 一离子渗透膜为阴离子渗透膜时，所述第一 离子交换物质区为阴离 子交换物质优势区，及所述第二离子交换物质区为非阴离子交换物质优势 区；以及当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部 分的第 一 离子渗透膜为阳离子渗透膜时，所述第 一 离子交换物质区为阳离 子交换物质优势区，及所述第二离子交换物质区为非阳离子交换物质优势区。
34. 权利要求33的电去离子设备，其中所述第二离子交换物质区与所 述第一离子交换物质区邻接。
35. 权利要求33的电去离子设备，其中所述分离件为第二离子渗透膜， 并且所述第二离子渗透膜为所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个，并且所述第 一 离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定有效 侧面部分。
36. 权利要求35的电去离子设备，其中具有与所述离子交换物质区邻 接的富离子隔室侧面的至少 一部分的第 一 离子渗透膜为阴离子渗透膜，从 而所述离子交换物质区为阴离子交换物质优势区，并且所述第二离子交换 物质为非阴离子交换物质优势区。
37. 权利要求36的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内并 与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接的阳离子交换物 质优势区，其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定所 述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面部分，并且其中所述阳离子 交换物质优势区相对于所述阴离子渗透膜的布置界定第二空间，并且其中 所述非阴离子交换物质优势区为混合离子交换物质区且所述混合离子交换 物质区的至少 一部分设置于所述第 一和第二空间中的至少 一个空间内。
38. 权利要求35的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的第 一 离子渗透膜为阳离子渗透 膜，从而所述第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区并且所述第二 离子交换物质为非阳离子交换物质优势区。
39. 权利要求35的电去离子设备，其中所述有效侧面部分界定所述第 一离子渗透膜的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分，所述有效侧面面积 部分为所述第一离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%。
40. 权利要求39的电去离子设备，其中与所述第一离子渗透膜的富离 子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述第 一 离子渗透膜的富离子隔室 侧面的有效侧面部分最接近于设置在所述第 一 离子渗透膜相对侧的贫离子 隔室的出口。
41. 一种电去离子设备，包括部分与阴离子渗透膜邻接且部分与阳离子渗透膜邻接的富离子隔室， 其中所述阴离子渗透膜包括界定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积 的富离子隔室侧面，及其中所述阳离子渗透膜包括界定所述阳离子渗透膜 的富离子隔室侧面面积的富离子隔室侧面；设置于所述富离子隔室内的第一离子交换物质区，其中所述第一离子 交换物质区与所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧 面的至少一部分邻接，其中所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的 富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜 之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分，并且其中所述阴离子渗透膜和所 述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分界定所述阴离子渗 透膜和所述阳离子渗透膜之一 的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分，所 述有效侧面面积部分为所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的富离 子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与所述阴离子渗透膜和所述阳离子 渗透膜之一 的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透 膜和所述阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的有效侧面部分最接近于设 置在所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一的相对侧的贫离子隔室的 出口 ，并且其中所述第 一 离子交换物质区与所述阴离子渗透膜和所述阳离 子渗透膜中的另一个的富离子隔室侧面的至少一部分隔开，并且其中所述 阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一 个的富离子隔室侧面的至少一 部分界定所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另一个的有效侧面部分，并且其中所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个的富离子 隔室侧面的有效侧面部分界定所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的 另 一个的富离子隔室侧面的有效侧面面积部分'，所述有效侧面面积部分为 所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个的富离子隔室侧面面积 的至少10%，并且其中与所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另一 个的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个的富离子隔室侧面的有效侧面部分最接近于i殳置在所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一 个的相对侧的贫离子隔室出口； 使得，当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部 分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一为阴离子渗透膜时，所述 第 一 离子交换物质区为阴离子交换物质优势区，并且其中所述阴离子交换 物质优势区与所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分邻接，并 且其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界定所述阴离子 渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分，并且其中所述阴离子渗透 膜的富离子隔室侧面的第一有效侧面部分界定所述阴离子渗透膜的富离子 隔室侧面的第 一有效侧面面积部分，所述第 一有效侧面面积部分为所述阴 离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%，并且其中与所述阴离子渗 透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透膜的富 离子隔室侧面的第 一有效侧面部分最接近于设置在所述阴离子渗透膜相对 侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中所述阴离子交换物质优势区与所述阳离 子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分隔开，并且其中所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧 面的第一有效侧面部分，并且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的 第 一有效侧面部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧 面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧 面面积的至少10%，并且其中与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任 意实际剩余部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧 面部分最接近于设置在所述阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的出口；及当具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜之一为阳离子渗透膜时，所述 第 一 离子交换物质区为阳离子交换物质优势区，并且其中所述阳离子交换 物质优势区与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分邻接，并 且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子 渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分，并且其中所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分界定所述阳离子渗透膜的富离子 隔室侧面的第二有效侧面面积部分，所述第二有效侧面面积部分为所述阳 离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与所述阳离子渗 透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阳离子渗透膜的富 离子隔室侧面的第二有效侧面部分最接近于设置在所述阳离子渗透膜相对 侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中所述阳离子交换物质优势区与所述阴离 子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分隔开，并且其中所述阴离子渗透 膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧 面的第二有效侧面部分，并且其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的 第二有效侧面部分界定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧 面面积部分，所述有效侧面面积部分为所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧 面面积的至少10%,并且其中与所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的任 意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧 面部分最接近于设置在所述阴离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的出口 。
42. 权利要求41的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述第 一 离子交换物质区相对于所述阴离子渗 透膜和所述阳离子渗透膜中的另一个的布置界定所述第一离子交换物质区 与所述阴离子渗透膜和所述阳离子渗透膜中的另 一个之间的相应空间，并 且其中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置于所述相应空间内。
43. 权利要求41的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质 区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子 渗透膜之一为阴离子渗透膜；从而所述第 一 离子交换物质区为阴离子交换物质优势区，并且其中所 述阴离子交换物质优势区与所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一 部分邻接，并且其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分界 定所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分，并且其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分界定所述阴离子渗 透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面面积部分，所述第 一有效侧面面积 部分为所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%，并且其中与 所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离 子渗透膜的富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分最接近于设置在所述阴离 子渗透膜相对侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中所述阴离子交换物质优势 区与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少一部分隔开，并且其中所 述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定所述阳离子渗透膜的 富离子隔室侧面的第 一有效侧面部分，并且其中所述阳离子渗透膜的富离 子隔室侧面的第 一有效侧面部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面 的第 一有效侧面面积部分，所述第 一有效侧面面积部分为所述阳离子渗透 膜的富离子隔室侧面面积的至少10%，并且其中与阳离子渗透膜的富离子 隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面 的第 一有效侧面部分最接近于设置在所述.阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔 室的出口 。
44. 权利要求43的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间的 相应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置于所述相 应空间内。
45. 权利要求43的电去离子设备，还包括与所述阳离子渗透膜的富离 子隔室侧面的至少 一部分邻接的非阴离子交换物质优势区。
46. 权利要求45的电去离子设备，其中所述阳离子渗透膜的富离子隔 室侧面的至少 一部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效 侧面部分，并且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面 部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面面积部分， 所述第二有效侧面面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的 至少10%，并且其中与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩 余部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分最 接近于设置在所述阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的出口 。
47. 权利要求45或46的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的混合离子交换物质区，其中所述阴离子交换物质优势区相对于所述阳 离子渗透膜的布置界定所述阴离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之 间的相应第 一 空间，并且其中所述非阴离子交换物质优势区相对于所述阴 离子渗透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之 间的相应第二空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少 一部分设置 于所述相应第 一和第二空间中的至少 一个空间内。
48. 权利要求41的电去离子设备，其中具有与所述第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少 一部分的所述阴离子渗透膜和所述阳离子 渗透膜之一为阳离子渗透膜，所述第一离子交换物质区为阳离子交换物质 优势区，并且其中所述阳离子交换物质优势区与所述阳离子渗透膜的富离 子隔室侧面的至少 一部分邻接，并且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室 侧面的至少 一部分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧 面部分，并且其中所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部 分界定所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面面积部分，所 述第二有效侧面面积部分为所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余 部分相比，所述阳离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分最接 近于设置在所述阳离子渗透膜相对侧的贫离子隔室的出口 ，并且其中所述 阳离子交换物质优势区与所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部 分隔开，并且其中所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的至少 一部分界定 所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分，并且其中所述 阴离子渗透膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分界定所述阴离子渗透 膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面面积部分，所述第二有效侧面面积部 分为所述阴离子渗透膜的富离子隔室侧面面积的至少10%,并且其中与阴 离子渗透膜的富离子隔室侧面的任意实际剩余部分相比，所述阴离子渗透 膜的富离子隔室侧面的第二有效侧面部分最接近于设置在所述阴离子渗透 膜相对侧的贫离子隔室的出口 。
49. 权利要求48的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子 渗透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的 相应空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置于所述相应空间内。
50. 权利要求48的电去离子设备，还包括与所述阴离子渗透膜的富离 子隔室侧面的至少 一部分邻接的非阳离子交换物质优势区。
51. 权利要求50的电去离子设备，还包括设置于所述富离子隔室内的 混合离子交换物质区，其中所述阳离子交换物质优势区相对于所述阴离子 渗透膜的布置界定所述阳离子交换物质优势区和所述阴离子渗透膜之间的 相应第一空间，并且其中所述非阳离子交换物质优势区相对于所述阳离子 渗透膜的布置界定所述非阳离子交换物质优势区和所述阳离子渗透膜之间 的相应第二空间，并且其中所述混合离子交换物质区的至少一部分设置于 所述第 一和第二空间中的至少 一个空间内。
52. 权利要求42的电去离子设备，其中所述混合离子交换物质区与所 述第一离子交换物质区邻接。
53. 权利要求2的电去离子设备，其中所述混合离子交换物质区与所述 第一离子交换物质区邻接。
全文摘要
提供电去离子设备，该电去离子设备包括部分与阴离子渗透膜(18)邻接且部分与阳离子渗透膜(20)邻接的富离子隔室(12)和设置于富离子隔室的第一离子交换物质区(14，16，141，161)，其中第一离子交换物质区与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一的富离子隔室侧面的至少一部分邻接，并且与阴离子渗透膜和阳离子渗透膜中的另一个隔开。当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一为阴离子渗透膜时，第一离子交换物质区为阴离子交换物质优势区。当具有与第一离子交换物质区邻接的富离子隔室侧面的至少一部分的阴离子渗透膜和阳离子渗透膜之一为阳离子渗透膜时，第一离子交换物质区为阳离子交换物质优势区。
文档编号B01D61/48GK101516478SQ200780035196
公开日2009年8月26日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年9月22日
发明者戴维·F·特西尔, 约翰·H·巴伯 申请人:通用电气公司