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′）中的一區域被可電化學再生的離子交換物質填充，液體流能夠流經所述區域，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。本發明專利技術還涉及使用所述裝置（２）的方法，從而根據樹脂的膨脹控制施加到裝置（２）的電流。
【技術實現步驟摘要】
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)，而不管所實現的去離子的程度。
技術介紹
連續的或不連續的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，已經被Millipore Corporation從1987開始商業化了。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生的H+和0H—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，例如反滲透的產物水(reverse osmosis permeate)0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進行，在這里它們被用H+或0H—離子交換。在再生的過程中，產生的H+和0H—離子，例如通過電化學增強的水離解產生的，再生對應的離子交換物質同時產生濃縮液作為廢物。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模塊的可持續并且可靠的操作，需要正確地調節電流以防止上面提到的缺陷。通常，當測量供應水的參數時，例如電導率以及用于反滲透產物水而溶解的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定性或系統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值，并且這可能引起故障。一些現有技術的文獻已經指出了 EDI裝置中電流控制的重要性。不同的參數常常作為電流控制的信號被監控。例如，專利申請US 2004/060823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，連續不斷地監控被供應至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，根據本方法的電流調節是不令人滿意的。US 7 264 737 B2公開了一種包含硼含量分析儀的水處理系統。通過調節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US 2008/0156710 Al中，使用EDI裝置的水生產設備包括檢測裝置，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中的電流調節參數不是令人滿意的。因此，用于控制EDI設備中的電流的現有技術的方法或者不充分或者過于浪費， 所以現在需要一種簡單可靠的方法用于調節電流和保持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。
技術實現思路
這里公開的解決方法提供一種控制EDI裝置中的電流的簡單方式。這個問題的解決方法較便宜并且另外提供了最優化去離子的能量消耗(操作成本)的可能性，同時提供生成的水的所需質量并且避免了裝置中的機械損壞(例如嚴重的隔膜變形，或內部或外部泄漏)。據此并且具有優勢地，本專利技術提供了以簡單、有效且經濟的方式解決上面討論的一個或多個問題的裝置和方法。本專利技術提供了一種用于從極性液體中去除離子的裝置，其中，所述裝置包括電極， 至少一個隔室，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的至少一個出口，在所述隔室中的一區域被可電化學再生的離子交換物質填充，液體流能夠經過所述區域，所述裝置的特征在于其包括檢測填充所述區域的離子交換物質的至少一個尺寸變化的至少一個傳感器。隔室通常是稀釋隔室或凈化隔室，因為其產生凈化的和稀釋的液體。這個區域是凈化區或稀釋液區。根據本專利技術，隔室由離子交換介質和將介質包含在里面的塑料材料的框架組成。 稀釋液隔室是這樣的隔室，根據本專利技術，在其中至少具有可以在里面發生去離子作用的稀釋區。根據本專利技術，模本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種用于從極性液體（Ｆ）中去除離子的裝置（２、２０、２２、２７），其中，所述裝置包括電極，至少一個隔室（１４、１４′、１４″），所述至少一個隔室包括用于進入的極性液體流（Ｆ）的至少一個入口（４）和用于流出的被去離子的液體流（Ｄ、Ｆ′）的至少一個出口（５），所述隔室（１４、１４′、１４″）中的一區域被可電化學再生的離子交換物質（１７、１７′、１７″）填充，液體流能夠流經所述區域，所述裝置（２、２０、２２、２７）的特征在于，其包括檢測填充所述區域的離子交換物質（１７、１７′、１７″）的至少一個尺寸變化的至少一個傳感器（１、１′；１″）。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·格拉博夫斯基，
申請(專利權)人：米利波爾公司，
類型：發明
國別省市：US
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