本實用新型屬于化工設備技術領域，具體涉及一種電容去離子裝置，在化工、環(huán)境、制藥、食品、半導體等行業(yè)中，用于水溶液或有機溶液中離子物質的去除與濃縮。

背景技術：

根據電化學理論,電化學體系中電極表面與溶液之間存在雙電層，而雙電層具有電容的特性,即可以充電或放電,其在電極一側的充電電荷由電極上的電子或正電荷提供,而在溶液一側的充電電荷則由溶液中的陽離子或陰離子來提供。對于一個完整的電化學體系,在不發(fā)生陽極氧化和陰極還原的情況下,當兩個對應電極(正、負極)的雙電層充電時,由于離子在雙電層處發(fā)生富集,本體溶液中的離子濃度會降低。相反,當雙電層放電時,雙電層處富集的離子將擴散到本體溶液中,使本體溶液中的離子濃度重新回升。利用外加電壓對雙電層的充放電進行控制,就可以改變雙電層處的離子濃度,并使之不同于本體溶液中的離子濃度。這種方法被稱為電容去離子法。

現(xiàn)有的電容去離子裝置為板式或卷式，由于面體比小，在充電富集時所引起的本體溶液中離子濃度的變化不明顯,導致裝置處理效果不理想。在實際應用中，為了達到較高的分離效果，常采用多個電容去離子裝置串聯(lián)的形式，而串聯(lián)的電容去離子裝置占地面積大，且耗費材料。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種電容去離子裝置，其面體比大、液流阻力小、時空產率高、去除離子能力強、占地面積小且裝置拆裝簡單。

本實用新型一種電容去離子裝置，包括矩形槽、電極板、隔板、粒狀電極和布液板，所述矩形槽內設有若干個插槽，所述電極板和所述隔板相互隔離的設置在所述插槽內，所述電極板和所述隔板之間設有所述粒狀電極，所述矩形槽底部與所述電極板、所述隔板之間設有所述布液板，所述布液板上設有透水孔，所述透水孔下部與所述矩形槽底部之間形成第一空間，所述矩形槽底部設有進液口，所述矩形槽上部設有排液口。

進一步地，所述布液板底部設有支撐腳。

進一步地，若干所述插槽呈平行排列，各所述插槽之間距離相等，距離為5mm-50mm，所述插槽深度為5mm-25mm，寬度2mm-5mm。

進一步地，所述電極板和所述隔板可拆卸的設置在所述插槽內。

進一步地，所述電極板的長度與寬度比值為1：1-2：1，所述隔板的長度與寬度比值為1：1-2：1。

進一步地，所述矩形槽為PP或PVC材質。

進一步地，所述電極板為平整的碳板、鈦網或鈦板，所述電極板厚度為2mm-5mm。

進一步地，所述隔板包括絕緣透水布、支撐網和回字形框架，所述絕緣透水布圍繞設置于所述回字形框架外表面，所述支撐網設置于所述回字形框架內部，所述絕緣透水布為尼龍濾布或無紡布，所述支撐網為PP材質，所述框架為PP或PVC材質。

進一步地，所述絕緣透水布厚度為0.1mm-0.5mm，目數為60目-100目，所述支撐網厚度為1mm-1.5mm，網孔直徑為5mm-10mm，所述隔板厚度為2mm-5mm。

進一步地，所述粒狀電極為經篩分后粒徑分布均勻的顆?；钚蕴?，粒徑大小為0.05mm-2mm。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果：

(1)電容去離子裝置處理能力強：通過填充粒狀電極的方式增加電容去離子裝置內電極有效面積，提高裝置面體比，有利于擴大單位體積內離子吸附量，提高裝置的時空產率。

(2)電容去離子裝置安裝簡單：通過卡槽式設計，將電極板和隔板固定在插槽內，方便安裝和拆卸。

(3)電極材料價格低、易獲得：采用顆粒活性炭作為主要的粒子電極材料，價格明顯低于碳氣凝膠、碳納米管、石墨烯等材料，而導電性以及比表面積也能滿足電容去離子要求，因此可以大幅節(jié)省材料成本。

(4)動力消耗少：由于本實用新型電容去離子裝置為開放式的，液流通過粒狀電極的阻力較小，與現(xiàn)有采用密封設計的板框式或卷式結構電容去離子裝置相比，對進水泵出口壓力要求低，可減少泵的動力消耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖只是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型電容去離子裝置結構示意圖。

圖2是本實用新型布液板結構示意圖。

圖3是本實用新型電容去離子裝置剖面示意圖。

圖4是本實用新型電容去離子裝置用于溶液進行脫鹽實驗時，溶液的電導率隨時間變化圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例只用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

還需要說明的是，本實用新型實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應該認為是具有限制性的。

本實用新型實施例一，如圖1、圖2和圖3所示，一種電容去離子裝置，包括矩形槽1、電極板2、隔板3、粒狀電極7和布液板5，所述矩形槽1內設有若干個插槽4，插槽4兩兩相對設置于矩形槽1內側向對面，且兩兩設置的插槽4垂直于其所在的矩形槽1內側面，所述電極板2和所述隔板3相互隔開的設置在所述插槽4內，所述粒狀電極7填充于電極板2和隔板3之間，所述矩形槽1底部與所述電極板2、所述隔板3之間設有所述布液板5，所述布液板5上設有均勻布置的透水孔51，所述布液板5底部設有支撐腳6，所述透水孔5下部與所述矩形槽1底部之間形成第一空間，用于溶液通過，所述矩形槽1底部設有進液口8，所述矩形槽1上部設有排液口9。

矩形槽1材質為聚丙烯材質，厚度為5mm，矩形槽1內部長120mm，寬100mm，高130mm。插槽4深度2mm，寬2mm。

電極板2為純鈦板，長104mm，寬2mm，高115mm，其強度大、導電性好。隔板3

粒狀電極7煤質顆?；钚蕴苛皆?.05-0.15mm，堆積厚度10mm，高度100mm。

隔板3包括絕緣透水布、支撐網和回字形框架，絕緣透水布圍繞設置于回字形框架外表面，支撐網設置于回字形框架內部。

隔板3長104mm，寬2mm，高100mm。絕緣透水布采用60目的尼龍濾布，厚度在0.1mm-0.5mm，孔徑5mm，絕緣性好、液體容易透過、結構牢固、不容易破損且價格低廉；支撐網為聚丙烯網，厚度0.5mm，網孔直徑5mm-10mm；回字形框架為聚丙烯或聚乙烯材質，絕緣性好且強度大。

溶液去離子的方式為一次通過型，該電容去離子裝置的工作原理是：待處理溶液由矩形槽1底部進液口8進入，液流自下而上通過布液板5后，再通過粒狀電極7，外部直流電源通過矩形槽1正、負極接線柱與電容去離子裝置相連，為該電容去離子裝置提供恒壓模式，在電極間形成靜電場，使溶液中離子富集在電極表面，實現(xiàn)水溶液去離子，然后，最終從矩形槽1上部的排液口9流出。

自下而上的流向設置是為了排除粒狀電極7碳層內可能殘存的氣泡。

當電容去離子裝置處理后，排液口9流出的溶液電導率或目標物質濃度不合格時，切斷外部電源，對電容去離子裝置的電極實施短路放電，得到濃縮液排入濃縮液回收罐。由進料通電至放電過程完成為電容去離子裝置的一個工作周期。放電過程完成后，即可進行下一個工作循環(huán)。

電極板2邊緣包裹著U型密封圈，電極板2不被密封圈包裹的一邊有極耳(包括陰極板極耳和陽極板極耳)。

電極板2可以采用低壓大電流、并聯(lián)供電方式連接，也可以采用和高壓小電流、串聯(lián)供電方式連接。當采用并聯(lián)方式時，陰極螺桿將所有陰極板極耳串聯(lián)，陽極螺桿將所有陽極板極耳串聯(lián)；陽極螺桿與矩形槽1上正極接線柱相連(正極接線柱另一端連接電源正極)，陰極螺桿與矩形槽1上負極接線柱相連(負極接線柱另一端連接電源負極)。當采用串聯(lián)方式時，矩形槽1上正、負極接線柱連接矩形槽1電極板的兩端。

電容去離子裝置共有4片隔板3和5片電極板2，其中陽極2片，陰極3片，采用并聯(lián)方式與外部直流電極相接，直流電源施加10V電壓，電極板2間電壓均為10V。

本實用新型實施例二，一種電容去離子裝置用于溶液進行脫鹽實驗，與實施例一不同的是，將電極板2并聯(lián)，采用一次性通過的方式，對電導率為500μs/cm、液流速度為15ml/min的NaCl溶液進行脫鹽實驗，在第120分鐘時，溶液電導率降至310μs/cm，此后停止給裝置供電，并對電容去離子裝置實施短路，大約20分鐘后，溶液電導率基本恢復到原溶液水平，其電導率隨時間的變化如圖4所示。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。