本發(fā)明涉及超純水制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超純水制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科技發(fā)展，目前多個行業(yè)如電子、制藥、食品、化工等，均對超純水的需求量逐漸增大，并且對水質(zhì)要求更加嚴(yán)格。目前，行業(yè)內(nèi)大多采取活性炭吸附預(yù)處理、反滲透(reverse osmosis，RO)裝置、連續(xù)電除鹽(Electrodeionization，EDI)裝置、消毒處理等流程。反滲透裝置可以出去水中大部分離子，其脫鹽率一般為98％-99％，但在此工藝中，反滲透膜使用周期短，當(dāng)RO膜污染時，設(shè)備需要停止清洗RO膜，不能連續(xù)運(yùn)行。

膜電容去離子技術(shù)(Membrane Capacitive Deionization，MCDI)是一種環(huán)境友好的新興除鹽技術(shù)，其工作原理是在電場的作用下，溶液中的正負(fù)離子向帶相反電荷的電極遷移，并穿過陰陽離子交換膜，吸附在電極材料上；當(dāng)外加電場反向時，被吸附的離子則會重新釋放到溶液中，從而達(dá)到電極再生的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種超純水制備系統(tǒng)及方法，反滲透膜使用壽命長，降低了制備成本。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的超純水制備系統(tǒng)包括：

預(yù)處理裝置，用于對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理；

MCDI裝置，用于將預(yù)處理后的水進(jìn)行去離子處理；

自動化控制裝置，用于對MCDI裝置的出水電導(dǎo)率進(jìn)行檢測，以及控制MCDI裝置；

反滲透裝置，用于對自動化控制裝置的出水進(jìn)行反滲透處理；

消毒裝置，用于對反滲透裝置的出水進(jìn)行消毒處理，得到超純水。

進(jìn)一步的，所述MCDI裝置包括若干MCDI單元，每個MCDI單元包括石墨紙、陽極、陰離子交換膜、隔網(wǎng)、陰極和陽離子交換膜，其中，石墨紙有兩層，陽極、陰離子交換膜、隔網(wǎng)、陰極和陽離子交換膜依次排列，并位于兩層石墨紙之間。

進(jìn)一步的，所述陽極和陰極的電極為多孔碳材料。

進(jìn)一步的，所述MCDI裝置包括兩個MCDI單元。

進(jìn)一步的，所述預(yù)處理裝置具體用于對進(jìn)水進(jìn)行砂濾、多介質(zhì)過濾、軟化、加氯、調(diào)節(jié)pH、活性碳過濾和脫氣處理。

本發(fā)明所述的超純水制備方法包括：

采用預(yù)處理裝置對對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理；

采用MCDI裝置將預(yù)處理后的水進(jìn)行去離子處理；其中，MCDI裝置包括有兩個MCDI單元；

采用自動化控制裝置對去離子處理后的水的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測的電導(dǎo)率達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，將其中一個MCDI單元的電極反接，另一MCDI單元正常工作；當(dāng)檢測的電導(dǎo)率小于預(yù)設(shè)閾值時，進(jìn)行出水；

采用反滲透裝置對自動化控制裝置的出水進(jìn)行反滲透處理；

采用消毒裝置對反滲透裝置的出水進(jìn)行消毒處理，得到超純水。

進(jìn)一步的，所述MCDI單元包括石墨紙、陽極、陰離子交換膜、隔網(wǎng)、陰極和陽離子交換膜，其中，石墨紙有兩層，陽極、陰離子交換膜、隔網(wǎng)、陰極和陽離子交換膜依次排列，并位于兩層石墨紙之間。

進(jìn)一步的，所述陽極和陰極的電極為多孔碳材料。

進(jìn)一步的，所述采用預(yù)處理裝置對對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：

采用預(yù)處理裝置對進(jìn)水進(jìn)行砂濾、多介質(zhì)過濾、軟化、加氯、調(diào)節(jié)pH、活性碳過濾和脫氣處理。

進(jìn)一步的，所述預(yù)設(shè)閾值為30us/cm。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：

1、可以以自來水作為進(jìn)水進(jìn)水，可將進(jìn)水的電導(dǎo)率迅速降低至1μs/cm以下。

2、加入了低能耗、環(huán)境友好的MCDI系統(tǒng)，可以使得RO系統(tǒng)進(jìn)水降低至10-30μs/cm，大大減輕了RO膜的運(yùn)行負(fù)荷，延長了RO膜的使用壽命，降低了制水成本。

3、通過自動化模塊控制兩個MCDI單元，可連續(xù)處理進(jìn)水，解決了MCDI裝置中電極吸附飽和后需反接再生，不能連續(xù)處理的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的超純水制備系統(tǒng)的一個實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明的MCDI單元的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例所述的超純水制備系統(tǒng)包括預(yù)處理裝置1、MCDI裝置2、自動化控制裝置3、反滲透裝置4和消毒裝置5。其中，預(yù)處理裝置1用于對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，具體包括對進(jìn)水進(jìn)行砂濾、多介質(zhì)過濾、軟化、加氯、調(diào)節(jié)pH、活性碳過濾和脫氣等處理，經(jīng)過預(yù)處理后，導(dǎo)電率約為420-430us/cm。MCDI裝置2用于將預(yù)處理后的水進(jìn)行去離子處理，可以迅速將水體的導(dǎo)電率由降低至20-30us/cm，大大降低了后續(xù)RO膜的運(yùn)行負(fù)荷，之后進(jìn)入自動化控制裝置3。自動化控制裝置3用于對MCDI裝置2的出水電導(dǎo)率進(jìn)行檢測，以及控制MCDI裝置2，當(dāng)電導(dǎo)率小于30us/cm時，直接進(jìn)入反滲透裝置4中。反滲透裝置4用于對自動化控制裝置3的出水進(jìn)行反滲透處理，此時可將水中的電導(dǎo)率降低至1.0us/cm以下，最后進(jìn)入消毒裝置5，進(jìn)行消毒處理，得到超純水。

其中，MCDI裝置2包括兩個MCDI單元20，如圖2所示，每個MCDI單元20包括石墨紙201、陽極202、陰離子交換膜203、隔網(wǎng)204、陰極205和陽離子交換膜206，其中，石墨紙201有兩層，陽極202、陰離子交換膜203、隔網(wǎng)204、陰極205和陽離子交換膜206依次排列，并位于兩層石墨紙201之間。其中，陽極和陰極的電極為多孔碳材料，例如，碳納米管、石墨烯、炭氣凝膠、活性炭等材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的超純水制備方法與實(shí)施例1的超純水制備系統(tǒng)對應(yīng)，具體包括以下步驟：

S1、采用預(yù)處理裝置對對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。

預(yù)處理具體包括對進(jìn)水進(jìn)行砂濾、多介質(zhì)過濾、軟化、加氯、調(diào)節(jié)pH、活性碳過濾和脫氣等處理。經(jīng)過預(yù)處理后，導(dǎo)電率約為420-430us/cm。

S2、采用MCDI裝置將預(yù)處理后的水進(jìn)行去離子處理。

其中，MCDI裝置包括有兩個MCDI單元。每個MCDI單元的構(gòu)造與實(shí)施例1相同，不再贅述。MCDI裝置可以迅速將水體的導(dǎo)電率由降低至20-30us/cm，大大降低了后續(xù)RO膜的運(yùn)行負(fù)荷，之后進(jìn)入自動化控制裝置3。

S3、采用自動化控制裝置對去離子處理后的水的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測；當(dāng)檢測的電導(dǎo)率達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時，將其中一個MCDI單元的電極反接，另一MCDI單元正常工作；當(dāng)檢測的電導(dǎo)率小于預(yù)設(shè)閾值時，進(jìn)行出水。

其中，預(yù)設(shè)閾值為30us/cm。

S4、采用反滲透裝置對自動化控制裝置的出水進(jìn)行反滲透處理。

反滲透裝置可將水中的電導(dǎo)率降低至1.0us/cm以下。

S5、采用消毒裝置對反滲透裝置的出水進(jìn)行消毒處理，得到超純水。