包括通過測量離子交換物質膨脹進行電流控制的去離子裝置和方法制造方法及圖紙

從極性液體（F）例如水中去除離子的裝置（2）包括至少一個隔室（14'），所述至少一個隔室包括用于進入的極性液體流的至少一個入口和用于流出的被去離子的液體流（D）的至少一個出口，在隔室（14'）中的一區(qū)域被可電化學再生的離子交換物質填充，液體流能夠流經(jīng)所述區(qū)域，所述裝置（2）的特征在于，其包括檢測離子交換物質的至少一個尺寸變化的一個傳感器（1）。傳感器可以包括光傳感器或機械應力傳感器。優(yōu)選地，與傳感器連接的儀器（100、10、11）能夠分析此尺寸變化并且能夠控制電流。本發(fā)明專利技術還涉及使用所述裝置（2）的方法，從而根據(jù)樹脂的膨脹控制施加到裝置（2）的電流。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請是申請日為2011年6月29日、申請?zhí)枮?01110189559.X、發(fā)明名稱為“包括通過測量離子交換物質膨脹進行電流控制的去離子裝置和方法”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及專門的電去離子（EDI）裝置和方法。此裝置和方法被用于從極性液體供應流生產(chǎn)至少部分被去離子的液體。這里，“被去離子”是指“被去陰離子”，“被去陽離子”，或“被完全去離子”（也就是說，既被去陰離子又被去陽離子），而不管所實現(xiàn)的去離子的程度。
技術介紹
連續(xù)的或不連續(xù)的EDI在本領域中是大家熟知的方法，其使用電活性介質和電勢差來驅動離子傳輸，從極性液體例如水中至少部分地去除已電離的和可電離的（ionizable）種類。去離子（deionization）發(fā)生在EDI的至少一個稀釋液隔室中，所述至少一個稀釋液隔室是電化學裝置中的隔室，在這里進行凈化，即去除污染物。EDI當前涉及標準的水去離子技術。它的最初原理，即在電滲析堆的稀釋液隔室中使用混合床離子交換樹脂，已經(jīng)被Millipore?Corporation從1987開始商業(yè)化了。通常，EDI模塊包括至少一個可以用隔膜分開的電極和隔室對，稀釋液隔室被充滿離子交換物質。典型地，隔室中稀釋液隔室和濃縮液隔室交替，并且分開這些隔室的隔膜是離子交換隔膜，通常陰離子和陽離子交換隔膜交替。根據(jù)此概念，包括電極的隔室即電極隔室可以用作稀釋液或用作濃縮液隔室。離子交換物質通常是珠子（傳統(tǒng)的離子交換樹脂）、粉末、纖維（織物或非織物紡織品）以及多孔塊形式的陽離子和陰離子交換物質。它們在隔室中填充一定的體積作為床，并且允許液體流流經(jīng)空隙體積（void?volume）并且允許離子電流被傳導通過離子交換物質。它們通常被稱為“樹脂”。在現(xiàn)有技術中，EDI的稀釋液隔室中的離子交換物質的不同排列是可能的。最初的排列是離子交換樹脂的混合床。可替代排列是陽離子和陰離子交換樹脂層交替分布，叫做分層床。還已知，陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂用在完全分開的稀釋液隔室里，以連續(xù)的模式進行電化學的再生。在某些方案中，供應水溶液順序地流過陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂床，并且例如在電極反應中產(chǎn)生的H+和OH-被用于樹脂的再生。在已知的利用離子交換物質的電化學再生的EDI方法和相關裝置中，液體流分別被供應入和流出每個隔室，或者通過放置在隔室外面的公共收集器被分布在模塊的平行隔室之間。用作供應液的典型的液體是預處理過的水，例如反滲透的產(chǎn)物水（reverse?osmosis?permeate）。當在電極之間施加電壓時，離子電流被主要傳導通過離子交換物質。從供應流中去除離子直接在離子交換物質內(nèi)進行，在這里它們被用H+或OH-離子交換。在再生的過程中，產(chǎn)生的H+和OH-離子，例如通過電化學增強的水離解產(chǎn)生的，再生對應的離子交換物質同時產(chǎn)生濃縮液作為廢物。通常需要樹脂的特殊再生程度以提供離子污染物從離子交換物質中的充分去除，以及在水消電離（water?deionization）的應用中用于生產(chǎn)高電阻率的水。如果樹脂的再生度不夠高，稀釋液的電阻率也就是所生成的水的質量會降低。在供應水流速和組成固定也就是所有污染物的濃度固定的情況下，離子交換物質的再生度和直流電流成正比。應指出，再生形式的樹脂，也就是對于陽離子交換樹脂來說是H+離子的形式以及對于陰離子交換樹脂來說是OH-離子的形式，溶脹（swell）更強烈，也就是比其（最初的）鹽形式體積大。如果EDI模塊的稀釋液隔室被樹脂完全充滿，所述樹脂的再生度的提高導致樹脂的膨脹和隔室的壁上的機械應力。此應力導致形成隔室的元件上的壓縮應變，即，它使隔膜、框架、流量分配器等變形。這可能導致內(nèi)部或外部的泄露。此外，將電流保持在大大高于足以保持需要的再生度的水平會導致過度的能源消耗。另一方面，如果床的再生度降低并且體積減小，則隔室不能被樹脂床完全充滿，并且可能導致空隙區(qū)域中的電阻增大，樹脂床的流化以及隔膜的機械支撐減弱。所有的這些現(xiàn)象都是對模塊性能及其壽命不利的。而且，電流強度不夠高不足以使樹脂充分再生和去除污染物將導致生成的水質量低下。因此，為了EDI模塊的可持續(xù)并且可靠的操作，需要正確地調節(jié)電流以防止上面提到的缺陷。通常，當測量供應水的參數(shù)時，例如電導率以及用于反滲透產(chǎn)物水而溶解的CO2和硅的濃度，考慮固定的流速，可以計算出EDI的最佳電流。但是，供應水的特征隨著時間的推移可能改變，這可能是由于上游處理的不穩(wěn)定性或系統(tǒng)用水的質量變化所導致。而且，在裝置的使用壽命期間通過EDI設備的流速可能改變。由于所有這些可能的變化，設置的電流可能偏離最優(yōu)值，并且這可能引起故障。一些現(xiàn)有技術的文獻已經(jīng)指出了EDI裝置中電流控制的重要性。不同的參數(shù)常常作為電流控制的信號被監(jiān)控。例如，專利申請US2004/060823公開了一種自動控制通過EDI單元的設置電流的方法。通過測量供應水的電導率和使用電導計的輸出自動調整穿過EDI單元的電流，連續(xù)不斷地監(jiān)控被供應至EDI單元的水的離子負載。本方法的局限性是電導率測量只估計已電離的種類含量而沒有估計可被電離的分子含量。在典型的EDI供應水的組成中，作為可被電離的分子的CO2的濃度通常可以與鹽離子的濃度類似（comparable）。因此，根據(jù)本方法的電流調節(jié)是不令人滿意的。US7264737B2公開了一種包含硼含量分析儀的水處理系統(tǒng)。通過調節(jié)EDI單元中的電流或電壓，并且將稀釋液隔室中的離子交換樹脂的一部分保持于充分再生的狀態(tài)下，控制器響應于在所生成的水中檢測到的硼濃度。但是，在線硼含量分析儀價格昂貴并且需要特別的維護，因此根據(jù)該專利它們的使用對本領域的技術人員來說不是容易的解決辦法。在US2008/0156710A1中，使用EDI裝置的水生產(chǎn)設備包括檢測裝置，其在處理的不同階段測量水溫，以及控制裝置，其在這些水溫的基礎上控制被施加到EDI裝置上的電壓或電流。因為溫度不與污染物水平直接相關，所以使用溫度作為EDI中的電流調節(jié)參數(shù)不是令人滿意的。因此，用于控制EDI設備中的電流的現(xiàn)有技術的方法或者不充分或者過于浪費，所以現(xiàn)在需要一種簡單可靠的方法用于調節(jié)電流和保持EDI中的離子交換物質的足夠的再生度。此外，這些現(xiàn)有技術的文獻都沒有考慮或建議用離子交換物質的膨脹作為控制電流的參數(shù)。
技術實現(xiàn)思路
這里公開的解決方法提供一種控制E本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種從極性液體（F）中去除離子的方法，其中，所述極性液體（F）的至少一部分作為液流經(jīng)過位于隔室（14、14“、14"）中的可電化學再生的離子交換物質（17、17“、17"），在隔室中施加了電場以使將被去除的離子移動，所述方法包括控制被傳導通過所述隔室（14、14“、14"）的電流的步驟，所述方法的特征在于，它包括測量所述離子交換物質（17、17“、17"）的至少一個尺寸變化的步驟，并且，控制電流的步驟考慮了所述離子交換物質（17、17“、17"）的所述尺寸變化，其中，測量所述離子交換物質（17、17“、17"）的尺寸變化的步驟借助于傳感器（1；1“；1"）進行。

【技術特征摘要】
2010.07.01 EP 10290370.51.一種從極性液體（F）中去除離子的方法，其中，所述極性液體
（F）的至少一部分作為液流經(jīng)過位于隔室（14、14'、14\）中的可電化學
再生的離子交換物質（17、17'、17\），在隔室中施加了電場以使將被去
除的離子移動，
所述方法包括控制被傳導通過所述隔室（14、14'、14\）的電流的步
驟，
所述方法的特征在于，它包括測量所述離子交...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：A·格拉博夫斯基，
申請(專利權)人：EMD密理博公司，
類型：發(fā)明
國別省市：