專利名稱：電去離子系統(tǒng)中用于偏移電流分布的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及改進(jìn)的電去離子系統(tǒng)，更具體地，涉及可改變樹脂
背景技術(shù)：
電去離子(EDI)系統(tǒng)用于從液體，特別是水中，去除離子。這些系統(tǒng)需 要電源，電源向EDI組件施加電壓，以凈化工業(yè)用水達(dá)到超高純度，從而 用于電力、微電子、食品、化學(xué)、制藥以及其它工業(yè)領(lǐng)域。
在示范性電去離子設(shè)備中，電流流過離子交換樹脂床。通過離子交換 膜，將樹脂床容納在垂直于流動電流的任一側(cè)。電流經(jīng)由離子遷移經(jīng)過溶 液和離子交換微球流過樹脂床，并在陰-陽離子界面、微球-微球界面和微球 -膜界面處發(fā)生水的電離。使電流通過所需的電勢取決于微球和膜的離子交 換相中的離子遷移率、微球周圍溶液中的離子遷移率以及水電離所需的電 勢。
在電去離子設(shè)備中，垂直于所通的電流將雜質(zhì)離子送入床的一端，凈 水從離子交換床的另 一端排出。由此雜質(zhì)離子從床的入口至出口形成梯度， 例如，在送入NaHC03的情況下，在入口處離子交換介質(zhì)主要為Na+和HCCV 形式，并且Na+和HCCV的濃度朝著出口方向逐漸減小。在出口區(qū)域，離子 交換介質(zhì)主要為再生H"和OH-形式。在進(jìn)行常規(guī)反滲透的混合或分層淡水 室電去離子設(shè)備中，物質(zhì)從入口至出口的梯度導(dǎo)致設(shè)備入口的電導(dǎo)率小于 出口的電導(dǎo)率，這是因為Na+和HC03-的相對遷移率明顯小于H+和OH-的相 對遷移率。因此，在對EDI設(shè)備施加恒定電壓時，出口處的電流明顯大于 入口處的電 流。
存在一些已知的影響離子交換介質(zhì)床中離子遷移率的因素，例如(1) 離子的性質(zhì)，即對于陽離子而言，H+相對Na+相對Ca2+; (2)離子交換材料 的性質(zhì)(包括交聯(lián)率)、離子交換位置的濃度、離子交換位置分布和微球表面 結(jié)構(gòu)；(3)離子濃度；(4)陰-陽離子、微球-微球界面的數(shù)量；(5)陰-陽離子、微球-微球界面的質(zhì)量；(6)經(jīng)設(shè)備處理的溶劑的組成；以及(7)溫度。
已知EDI設(shè)備去除雜質(zhì)離子進(jìn)而產(chǎn)出高純產(chǎn)品水的能力主要取決于再 生電流的分布。已進(jìn)行了一些嘗試，通過改變EDI設(shè)備中陰陽離子交換相 的電導(dǎo)率，來改善去離子性能，例如在DiMascio等人的美國專利No. 6,284,124和6,514,398中所披露的。DiMascio等人所披露的設(shè)備特征在于， 具有離子交換樹脂材料交替層的去離子室，其中將摻雜物質(zhì)添加到其中一 個層中以減小交替層之間的電導(dǎo)率差異。
現(xiàn)有技術(shù)沒有教導(dǎo)或暗示包括至少一個電阻元件的改進(jìn)的EDI設(shè)備， 所述電阻元件連接在設(shè)備出口區(qū)域附近的微球-膜界面上，以相對簡單且成 本有效的方式相對于設(shè)備入口區(qū)域增大設(shè)備出口區(qū)域的電阻，從而相對于 設(shè)備出口區(qū)域增加設(shè)備入口區(qū)域的電流分布并提高設(shè)備的整體去離子性 能。此外，還期望獲得易于適應(yīng)各種不同應(yīng)用的改進(jìn)的EDI設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前的技術(shù)狀況，特別是針對現(xiàn)有技術(shù)中利用現(xiàn)有EDI設(shè)備仍未 完全解決的問題和需要，作出了本發(fā)明。因而，本發(fā)明提供改進(jìn)的電去離 子(EDI)設(shè)備，該設(shè)備包括從流經(jīng)的液體中去除離子的去離子淡水室 (ion-depleting dilute chamber)，其中至少 一個電阻元件靠近淡水室出口區(qū)域 連接在鄰接淡水室的陰離子膜和陽離子膜之一或兩者之上。電阻元件的作 用是，通過電阻元件自身增加的電阻和/或由于電阻元件有效減小微球-膜接 觸面積，相對于淡水室入口區(qū)域增大淡水室出口區(qū)域的電阻。電阻元件可 設(shè)置在膜的淡水側(cè)或濃水側(cè)(或者，可供選擇地，設(shè)置在膜的兩側(cè))。通過相 對于淡水室入口區(qū)域增大淡水室出口區(qū)域的電阻，改善淡水室入口區(qū)域和 出口區(qū)域之間的電流分布，從而提高EDI設(shè)備的去離子性能。此外，通過 改變電阻元件的形狀、尺寸、組成和/或位置，可容易地控制淡水室內(nèi)的電 流分布，從而提供易于適應(yīng)各種不同應(yīng)用和工作條件的EDI設(shè)備。
本發(fā)明還提供改善整個淡水室電流平衡的方法，該方法包括在淡水 室的入口端和出口端之間提供位于淡水室相對側(cè)的離子選擇性膜(例如陰離 子膜和陽離子膜)；然后靠近出口區(qū)域?qū)⒅辽僖粋€電阻元件連接在一個或兩 個離子選擇性膜上(在淡水側(cè)或濃水側(cè)，或者同時在淡水側(cè)和濃水側(cè))，以相 對于入口區(qū)域增大出口區(qū)域的電阻。工作時，4吏液體乂人入口區(qū)域向出口區(qū)域流過淡水室，并對淡水室施加橫穿液體流動方向的電場。至少一個電阻 元件靠近淡水室出口區(qū)域連接在一個或兩個離子選擇性膜上，結(jié)果使流過 出口區(qū)域的電流百分比減小，而流過入口區(qū)域的電流百分比增大，乂人而揭:
高EDI設(shè)備的整體去離子性能。
在整個說明書中所提及的特征、優(yōu)點或類似表達(dá)并不表示可通過本發(fā) 明實現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點應(yīng)當(dāng)存在于或存在于本發(fā)明的^f壬何單個實施方式 中。而應(yīng)當(dāng)理解為，涉及特征和優(yōu)點的表達(dá)表示結(jié)合實施方式所描述的具 體特征、優(yōu)點或特性包含在本發(fā)明的至少一種實施方式中。因而，在整個 說明書中，關(guān)于特征、優(yōu)點以及類似表達(dá)的討論可以但非必須指相同的實
施方式。
此外，在一種或多種實施方式中本發(fā)明描述的特征、優(yōu)點和特性可以 任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可在不具備具體實 施方式中一個或多個具體特征或優(yōu)點的情況下實現(xiàn)本發(fā)明。另外，可在一 些實施方式中認(rèn)識到可能不是本發(fā)明所有實施方式均具有的附加的特征和 優(yōu)點。
根據(jù)隨后的說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點將變得更 加明顯，或者可通過如下所述實施本發(fā)明，認(rèn)識到本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點。


為了更容易理解本發(fā)明的優(yōu)點，將參考示例于附圖的具體實施方式
對 以上簡要描述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅僅 示意本發(fā)明的典型實施方式，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制，通過
使用附圖，額外具體、詳細(xì)地描述和解釋本發(fā)明，其中
圖la是根據(jù)本發(fā)明示范性實施方式的去離子室的截面示意圖，示出了 電阻元件連接于陽離子選擇性滲透膜的濃水側(cè)的 一種構(gòu)造；
圖lb是根據(jù)本發(fā)明示范性實施方式的去離子室的截面示意圖，示出了 電阻元件連接于陽離子選擇性滲透膜的淡水側(cè)的另 一種構(gòu)造；
圖lc是根據(jù)本發(fā)明示范性實施方式的去離子室的截面示意圖，示出了 電阻元件連接于陰離子選擇性滲透膜的濃水側(cè)的另 一種構(gòu)造；
圖ld是根據(jù)本發(fā)明示范性實施方式的去離子室的截面示意圖，示出了電阻元件連接于陰離子選擇性滲透膜的淡水側(cè)的另 一種構(gòu)造；
圖2a是常規(guī)電去離子(EDI)設(shè)備的去離子室的截面示意圖，示出了去離 子室中選定區(qū)域內(nèi)的電流分布百分比；以及
子室的截面示意圖，示出了與圖2a所示構(gòu)造相比去離子室中選定區(qū)域內(nèi)改 善的電流分布百分比。
具體實施例方式
為了增進(jìn)對本發(fā)明構(gòu)思的理解，現(xiàn)將參考附圖中所示例的示范性實施 方式，并采用特定的表達(dá)描述所述示范性實施方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解這并 不意圖限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，得益于本文的本領(lǐng)域技術(shù)人員，對 本文所述發(fā)明特征作出的任何改變和進(jìn)一步改進(jìn)，以及對本文所述本發(fā)明 構(gòu)思的其它應(yīng)用，均落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在整個說明書中所提及的"一種實施方式"、"實施方式'，或類似表達(dá) 意指結(jié)合實施方式所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一
種實施方式中。因而，在整個說明書中措詞"一種實施方式"、"實施方式" 和類似表達(dá)的出現(xiàn)可以但非必須均指相同的實施方式。
本發(fā)明披露了改進(jìn)的電去離子(EDI)設(shè)備，該設(shè)備包括可改變?nèi)ルx子室 的樹脂床內(nèi)任意特定區(qū)域的電導(dǎo)率以改善整個去離子過程的構(gòu)件。
發(fā)現(xiàn)整個去離子室的電流分布影響雜質(zhì)離子在樹脂床中的滲透深度， 因而在整個樹脂床內(nèi)存在最佳電流分布，在選定的總電流下，對于給定的 EDI設(shè)備設(shè)計，最佳電流分布使?jié)B透深度最小化。
因而，本發(fā)明提供改進(jìn)的電去離子(EDI)設(shè)備以及可改變樹脂床中任意 特定區(qū)域的電導(dǎo)率以改善去離子過程的方法。在一種示范性實施方式中， 本發(fā)明通過在淡水室或濃水室中在膜和微球之間增加電阻元件，來賦予整 個樹脂床更加均勻的電流分布。在該示范性實施方式中。電阻元件所選用 的材料為聚合物網(wǎng)狀材料(polymer mesh material)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，還可使 用多種其它材料，提供去離子室出口區(qū)域附近鄰接微球-膜界面的基本不導(dǎo) 電的粒子層，來獲得相同或相近的結(jié)果。例如，可預(yù)期靠近出口區(qū)域鄰接 微球-膜界面提供阻性樹脂微球?qū)踊蚱渌鼧渲牧蠈?，以增大出口區(qū)域的電 阻。還應(yīng)當(dāng)理解的是，電阻元件可配置為隔離體，用于有效減小出口區(qū)域
7附近的微球-膜接觸面積，從而相對于入口區(qū)域增大出口區(qū)域的電阻。除本 文披露的示范性實施方式以外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，電阻元件可 采用多種不同的形式、形狀和組成，只要將其置于出口區(qū)域附近鄰接^[效球-膜界面時具有相對于入口區(qū)域提高出口區(qū)域電阻的作用即可。本發(fā)明的特 征還在于，可通過電阻元件的形狀和尺寸，例如通過改變網(wǎng)的開口度
(openness)、網(wǎng)的厚度、網(wǎng)在去離子室中占據(jù)的百分比以及網(wǎng)片/單元對 (cell-pair)的數(shù)量，控制床內(nèi)特定區(qū)域的電阻。
認(rèn)識到可通過以下方式中的至少某種方式影響離子交換床中特定區(qū)域 的電導(dǎo)率，可更好地理解本發(fā)明的構(gòu)思(l)在淡水室或濃水室中在膜和微 球之間增加電阻元件(在本文披露的示范性實施方式中，電阻元件所選用的 材料為聚合物網(wǎng))；(2)在離子交換床中增加電阻元件，使其在淡水室或濃水 室中介于微球-微球界面之間(使用部分包覆微球的聚合物熔體進(jìn)行示例)；(3) 提高或降低樹脂床內(nèi)微球的接觸壓力(通過改變樹脂床的特定區(qū)域中單位體 積內(nèi)離子交換材料的質(zhì)量，最容易實現(xiàn))；以及(4)增加或減少陽/陰離子交換 接觸位置的數(shù)量(可通過圖案化離子交換微球或調(diào)整陽/陰離子交換比率實 現(xiàn))。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施方式，將聚合物網(wǎng)置于膜的表面。該聚合物 網(wǎng)在微球-膜界面處限制微球-膜接觸面積(從而提高電阻)，并可設(shè)置在膜的 淡水側(cè)或濃水側(cè)。因而，可通過網(wǎng)的形狀、尺寸和組成，包括但不限于網(wǎng) 的開口度、網(wǎng)的厚度、網(wǎng)在室中占據(jù)的百分比以及網(wǎng)片/單元對的數(shù)量，來 控制室的電阻和床內(nèi)特定區(qū)域的電阻的增加。如隨后在實施例1中更詳細(xì) 說明的，將聚合物網(wǎng)設(shè)置在陽離子膜的出口區(qū)域(濃水側(cè)或淡水側(cè))使流過去 離子室的電流百分比朝向室的入口區(qū)域有效偏移，從而提高整體去離子性 能。
現(xiàn)參考示例本發(fā)明示范性實施方式的圖la-ld,示出了流通的電去離子 (EDI)組件10,其包括位于濃水室21之間的去離子淡水室20。為了簡化說 明，示出了與一對濃水室21鄰接的一個淡水室20。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是， 在不脫離本發(fā)明較寬范圍的情況下，還可通過包括一個或多個交替的淡水/ 濃水單元對組件的EDI設(shè)備(以本領(lǐng)域已知的方式設(shè)置在正極14和負(fù)極12 之間)，實現(xiàn)本發(fā)明。
仍參考圖la-ld，將陽離子選擇性膜22和陰離子選擇性膜26置于淡水室20的相對外側(cè)。隨后，將正極14和負(fù)極12設(shè)置在組件10的相對端，
以提供橫穿至少一個淡水室和濃水室20、 21的電壓。通常，室20、 21可 填充有電活化樹脂微球(未示出)，以按照本領(lǐng)域已知的方式促進(jìn)離子交換。 沿淡水流方向箭頭所示的方向?qū)⒘黧w引入淡水室20的入口(即圖的下部)。 隨后，凈化流體從淡水室20的出口 (即圖的上部)排出。
圖la-ld示出了本發(fā)明的示范性實施方式，其中電阻元件32設(shè)置在淡 水室20的出口區(qū)域附近。出于說明本文所述示范性實施方式的目的，實驗 選用的電阻元件32為具有預(yù)定長度L和表面結(jié)構(gòu)厚度W的聚合物網(wǎng)。優(yōu) 選地，電阻元件32的長度L為室縱向總長度的約50%，然而應(yīng)當(dāng)理解的是， 在不脫離本發(fā)明較寬范圍的情況下，也可采用大于或小于50%的長度百分 率，不論電阻元件的一部分是否還覆蓋入口區(qū)域的一部分，只要電阻元件 設(shè)置在室的出口區(qū)域附近即可。此外，還可預(yù)期，位于出口區(qū)域附近鄰接 微球-膜界面的不同位置中具有不同長度的電阻元件32可采用不同的厚度 和/或表面結(jié)構(gòu)(即網(wǎng)的密度、開口度)，以獲得所需的結(jié)果。此外，如上所 述，應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明，還可使用非網(wǎng)型電阻元件32,例如膜片 或適于提供基本不導(dǎo)電的粒子層的任意其它適宜的材料，并且在不脫離本 發(fā)明較寬范圍的情況下，可將具有不同長度的多個電阻元件按照一定策略 設(shè)置在離子選擇性膜22、 24之一或兩者之上的不同位置(在膜的淡水側(cè)或濃 水側(cè))，以改變淡水室20內(nèi)預(yù)定區(qū)域的電導(dǎo)率。
在圖la所示的一種實施方式中，將電阻元件32設(shè)置在位于陽離子膜 22濃水側(cè)的膜22的出口半?yún)^(qū)?；蛘?，可如圖lb所示將電阻元件32設(shè)置在 陽離子膜22的淡水側(cè)。在圖lc和ld示例的其它示范性實施方式中，示出 了將電阻元件32設(shè)置在位于陰離子膜24濃水側(cè)(圖lc)或淡水側(cè)(圖ld)的出 口半?yún)^(qū)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍和構(gòu)思的情況下，可采用 所示示范性實施方式的各種組合和替換物。
此外，在本文披露的任意實施方式中，可通過在離子交換床中增加電 阻元件，使該電阻元件在淡水室或濃水室中靠近出口區(qū)域介于微球-微球界 面之間，來實現(xiàn)本發(fā)明。采用部分包覆微球的聚合物熔體進(jìn)行了示例，結(jié) 果使微球之間的微球-微球界面減少，因而增大了微球之間的電阻，從而相 對于入口區(qū)域增大了出口區(qū)域的電阻。除了離子交換微球以外，還可預(yù)期 本發(fā)明可如下實現(xiàn)靠近出口區(qū)域?qū)㈦娮柙O(shè)置在其它類型離子交換介質(zhì)粒子如離子交換纖維或膜粒子之間，從而相對于入口區(qū)域增大出口區(qū)域
的電阻。此外，在本文所述的任意實施方式中，可通過改變床的特定區(qū)域 中單位體積內(nèi)離子交換材料的質(zhì)量，提高或降低微球和/或粒子接觸壓力，
來改變離子交換床的電導(dǎo)率。
工作時，按照淡水流方向箭頭所示的方向?qū)⒂麅艋囊后w送入淡水室
20的入口區(qū)域。然后，凈化水從淡水室20的出口區(qū)域排出。在位于組件 10的相對端的正極14和負(fù)極12之間施加電場，其中電流以本領(lǐng)域已知的 方式垂直于流體流動的方向流動，使溶解的陽離子和陰離子組分從離子交 換樹脂微球或其它離子交換纖維或膜粒子(未示出)向其對應(yīng)的電極12、 14 遷移。陽離子組分穿過陽離子滲透膜22遷移到朝向相鄰負(fù)極的濃水室21 中。陰離子組分的過程與此類似，但沿相反方向進(jìn)行，其中陰離子組分穿 過陰離子滲透膜24遷移到朝向正極的濃水室21中。以這種方式，將離子 組分從流過淡水室20的流體中除去，從而形成從淡水室20出口區(qū)域排出 的高純液流。
以下實施例進(jìn)一步示例本發(fā)明廣泛的適用性，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為限制本發(fā) 明的范圍。
實施例1
將總可交換陽離子(TEA)濃度為20 ppm的含NaHC03水溶液(如CaC03 還含有250 ppb Si02)送入如圖2A所示的常規(guī)EDI組件中。在該實施例1中， 發(fā)現(xiàn)離開淡水室20的流體包含約15-18 ppb的剩余Si02。對整個淡水室20 進(jìn)行測量，1-4區(qū)的電流分布如圖2A所示，其中電流分布如下1區(qū)=11%; 2區(qū)=18%; 3區(qū)=30。/。； 4區(qū)=41%。由此可知約71%的電流分布在淡水室的 出口半?yún)^(qū)附近(即3區(qū)和4區(qū))，與之相比，約29%的電流分布在淡水室的入 口半?yún)^(qū)(即1區(qū)和2區(qū))。偏向淡水室出口區(qū)域的電流分布不平衡說明通過淡 水室的電流大部分用于去除強(qiáng)電離物質(zhì)，而出口區(qū)域附近的電流部分用于 去除弱電離物質(zhì)，即Si02。
與之相比，如圖2B所示，按照本發(fā)明構(gòu)造的在淡水室20出口區(qū)域附 近設(shè)置有電阻元件32的EDI組件有效改變了淡水室整個1-4區(qū)的電流分布。 顯然整個室的電流分布更加平tf，其中電流分布如下1區(qū)=17%;2區(qū)=33%; 3區(qū)=24%; 4區(qū)=26%。由此可見在淡水室20的入口區(qū)域和出口區(qū)域之間電流分布更加平4軒，其中約50%的電流分布在1區(qū)和2區(qū)(即入口區(qū)域)，約 50%的電流分布在3區(qū)和4區(qū)(即出口區(qū)域)。由于電流分布得到改善，發(fā)現(xiàn) 從淡水室20出口側(cè)排出的流體包含減少到約5-6 ppb的剩余Si02。因而， 本發(fā)明具有電阻元件32的EDI裝置有效改善了整個淡水室20的電流分布， 從而使從設(shè)備排出的流體中Si02含量從約15-18 ppb降至約5-6 ppb。這些 結(jié)果表明成功利用本發(fā)明的網(wǎng)狀電阻元件32使電流向入口區(qū)域(l區(qū)和2區(qū)) 偏移，從而提高了整個去離子性能。
如圖2a和2b所示，相對于不包括電阻元件的常規(guī)EDI設(shè)備(如圖2a 所示)，對本發(fā)明配置有電阻元件32的EDI設(shè)備(如圖2b所示)的有效性進(jìn) 行了評價。出于說明該實施例1的目的，將電阻元件32i殳置在室的出口半 區(qū)中陽離子膜22的淡水側(cè)，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，還可將電阻元件32設(shè)置 在室的出口半?yún)^(qū)附近位于陽離子膜或陰離子膜的任意一側(cè)，以獲得相同或 相近的結(jié)果。電阻元件32為聚合物網(wǎng)，該聚合物網(wǎng)的長度覆蓋淡水室20 總長度的約50%，然而在不脫離本發(fā)明較寬范圍的情況下還可采用大于或 小于50%的長度百分率。
由圖2b所示淡水室20中1-4區(qū)的電流分布百分比可知，電阻元件32 通過在淡水室20/陽離子膜22界面處限制微球-膜的接觸面積有效增大了室 20出口區(qū)^^的電阻。因此，通過比4交圖2a和圖2b中1-4區(qū)的電流百分比， 證實了室的入口半?yún)^(qū)(即1區(qū)、2區(qū))的電流分布百分比提高，同時由于電阻 元件32使出口半?yún)^(qū)具有較高的電阻，出口半?yún)^(qū)(即3區(qū)、4區(qū))的電流分布百 分比降低。因而，如實施例1的結(jié)果所示(其中從設(shè)備排出的流體中Si02的 含量從約15-18 ppb降至約5-6 ppb),入口區(qū)域較高的電流百分比改善了整 體去離子性能。
盡管在典型示范性實施方式中對本發(fā)明進(jìn)行了示例和說明，但本發(fā)明 不限于所示細(xì)節(jié)，在不以任何方式脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，可進(jìn)行各種
本發(fā)明的變型和等同物，并認(rèn)為所有這些變型和等同物落在所附權(quán)利要求 限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種從流經(jīng)的液體中去除離子的電去離子設(shè)備，所述設(shè)備包括設(shè)置在離子選擇性滲透膜之間的至少一個淡水室，所述淡水室具有入口區(qū)域和出口區(qū)域；鄰接至少一個所述離子選擇性滲透膜設(shè)置的至少一個濃水室；靠近所述出口區(qū)域連接在所述至少一個離子選擇性滲透膜上的至少一個電阻元件，從而相對于所述入口區(qū)域增大所述出口區(qū)域的電阻。
2. 權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述離子選擇性滲透膜中的一個為陰離子 膜并且所述離子選擇性滲透膜中的另 一個為陽離子膜。
3. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件包括聚合物網(wǎng)狀材料。
4. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件包括微球樹脂材料。
5. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陰離子 膜和所述淡水室之間。
6. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陰離子 膜和所述濃水室之間。
7. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陽離子 膜和所述淡水室之間。
8. 權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陽離子 膜和所述濃水室之間。
9. 一種從電去離子設(shè)備中的液體中去除離子的方法，包括 提供設(shè)置在離子選擇性滲透膜之間的至少一個淡水室，所述淡水室具有入口區(qū);或牙口出口區(qū)i或；提供鄰接至少 一個所述離子選擇性滲透膜設(shè)置的至少 一個濃水室； 靠近所述出口區(qū)域?qū)⒅辽僖粋€電阻元件連接在所述至少一個離子選擇性滲透膜上，從而相對于所述入口區(qū)域增大所述出口區(qū)域的電阻； 使液體從所述入口區(qū)域向所述出口區(qū)域流過所述淡水室；以及 對所述淡水室施加4黃穿所述液體流動方向的電場，其中所述至少一個電阻元件相對于所述出口區(qū)域增加流過所述入口區(qū)域的電流分布，A^而才是高所述電去離子設(shè)備的去離子性能。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述電阻元件包括聚合物網(wǎng)狀材料，所述方法還以下步驟通過改變所述網(wǎng)的開口度、改變所述網(wǎng)的厚度、改變 所述網(wǎng)的長度、改變所述網(wǎng)的位置、改變所述網(wǎng)的數(shù)量或通過它們的組合， 控制所述電阻增加量。
11. 權(quán)利要求9的方法，其中所述電阻元件包括微球樹脂材料。
12. 權(quán)利要求9的方法，其中所述離子選擇性滲透膜中的一個為陰離 子膜并且所述離子選擇性滲透膜中的另 一個為陽離子膜。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陰離 子膜和所述淡水室之間。
14. 權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陰離 子膜和所述濃水室之間。
15. 權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陽離 子膜和所述淡水室之間。
16. 權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一個電阻元件連接在所述陽離 子膜和所述濃水室之間。
17. —種從電去離子設(shè)備中的液體中去除離子的方法，包括 提供設(shè)置在離子選擇性滲透膜之間的淡水室，所述淡水室具有入口區(qū)i或牙口出口區(qū)i或；將至少 一 個濃水室連接在 一 個所述離子選擇性滲透膜上； 在至少 一 個所述室中提供多個離子交換粒子；靠近所述出口區(qū)域在兩個或更多所述粒子之間提供至少一個電阻元件，從而相對于所述入口區(qū)域增大所述出口區(qū)域的電阻；使液體從所述入口區(qū)域向所述出口區(qū)域流過所述淡水室；以及 對所述淡水室施加橫穿所述液體流動方向的電場，其中所述至少一個電阻元件相對于所述出口區(qū)域增加流過所述入口區(qū)域的電流分布，乂人而揭:高所述電去離子設(shè)備的去離子性能。
18. 權(quán)利要求17的方法，其中所述電阻元件包括聚合物熔體材料。
全文摘要
一種電去離子(EDI)設(shè)備(10)和方法，該電去離子設(shè)備包括從流經(jīng)設(shè)備的液體中去除離子的去離子室(20)，其中在室的出口區(qū)域附近連接電阻元件(32)，從而相對于室的入口區(qū)域增大室的出口區(qū)域的電阻。電阻元件可連接在鄰接淡水室(20)和/或濃水室(21)的離子選擇性膜(22，24)上。在替換性實施方式中，電阻元件可連接在去離子室內(nèi)的離子交換介質(zhì)粒子之間。在各實施方式中，相對于室的入口區(qū)域，出口區(qū)域的電阻增大，結(jié)果使電流從出口區(qū)域向入口區(qū)域偏移，從而提高了EDI設(shè)備的整體去離子性能。
文檔編號B01D61/42GK101454067SQ200780019555
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者約翰·巴伯 申請人:通用電氣公司