一种双极膜电辅助去离子装置及其低电压再生方法与流程

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1.本发明涉及电辅助去离子再生技术领域，特别涉及一种低电压再生方法及一种采用低电压再生方法的双极膜电辅助去离子装置。

背景技术：

2.双极膜电辅助去离子装置作为一种水处理技术，双极膜电辅助去离子装置由电极组及位于两个电极之间的双极膜构成，每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，双极膜与相邻的双极膜或电极之间构成流道。双极膜电辅助去离子装置主要包括脱盐过程及再生过程。
3.现有技术对双极膜电辅助去离子装置再生时，通常认为以较高再生电压进行再生，能提高再生效率，减少再生时间。而且因为现有技术在再生过程中是同时排出废水，所以较高再生电压进行再生，因再生时间减少所以也减少废水产生。实际上，现有技术使用的再生用电压基本等于水解启动电压。
4.现有技术的再生方法是对双极膜电辅助去离子装置的电极间双极膜固定施加高低再生电压进行再生，例如层再生电压等于6v，电极间双极膜层数为50层时，再生电压高达300v。使用高电压工作时，不仅需要高成本的电源，无论在家用还是商用用途上，对系统的绝缘、耐压以及安全防护有着非常高的要求，导致系统设计复杂，成本高居不下，实际使用的能耗也是很大的问题。
5.因此，针对现有技术不足，提供一种低电压再生方法及一种使用该低电压再生方法进行再生的双极膜电辅助去离子装置以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现要素：

6.本发明其中一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种低电压再生方法。该低电压再生方法能降低电源、绝缘成本，还有减少能耗。
7.本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
8.提供一种低电压再生方法，对双极膜电辅助去离子装置施加小于双极膜电辅助去离子装置的水解离启动电压的再生电压进行低电压再生。
9.进一优选的，上述再生电压低于所述水解启动电压的80％。
10.更进一优选的，上述再生电压低于所述水解启动电压的60％。
11.优选的，上述再生电压为双极膜电辅助去离子装置的电极间双极膜层数与双极膜层再生电压的乘积。
12.本发明的低电压再生方法，再生流速小于制水流速的50％。
13.优选的，上述再生流速为双极膜电辅助去离子装置在低电压再生工况时废水流速，所述制水流速为双极膜电辅助去离子装置在制水工况时的净水流速。
14.进一步优选的，上述述再生流速小于所述制水流速的30％。
15.更一步优选的，上述再生流速为0。
16.本发明的低电压再生方法，对双极膜电辅助去离子装置施加不同的总调试再生电压，得到总调试再生电压-电流指标曲线。
17.优选的，上述水解离启动电压为总调试再生电压-电流指标曲线的拐点。
18.本发明的低电压再生方法，在所述电压再生工况完成后，对双极膜电辅助去离子装置进行冲水将浓水排出；或者
19.在所述电压再生工况完成后，对双极膜电辅助去离子装置进行高电压再生并将浓水排出，高电压再生大于所述再生电压。
20.本发明另一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种双极膜电辅助去离子装置。该双极膜电辅助去离子装置能降低电源、绝缘成本，还有减少能耗。
21.本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
22.提供一种双极膜电辅助去离子装置，按照如上述的低电压再生方法进行再生。
23.本发明的一种低电压再生方法及一种采用低电压再生方法的双极膜电辅助去离子装置，对双极膜电辅助去离子装置施加小于双极膜电辅助去离子装置的水解离启动电压的再生电压进行低电压再生。本发明的再生电压小于水解离启动电压，从而能降低低电压再生工况时电源、绝缘成本，同时还有减少能耗。而且本发明在低电压再生工况时，再生流速小于制水速流，从而能减少废水的产生。
附图说明
24.利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
25.图1为实施例9的总调试再生电压-电流指标曲线图。
26.图2为实施例10的一种双极膜电辅助去离子装置的脱盐状态的示意图。
27.图3为实施例10的一种双极膜电辅助去离子装置的再生状态的示意图。
具体实施方式
28.结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
29.除非本技术中清楚地另行定义，所用到的科学和技术术语的含义为本技术所述技术领域的技术人员通常所理解的含义。本技术中使用的“包括”、“包含”、“具有”或“含有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。
30.在说明书和权利要求中，除非清楚地另行指出，所有项目的单复数不加以限制。本技术说明书及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的材料或实施例等。
31.除非上下文另外清楚地说明，术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
32.本说明书中提及“一些实施例”等，表示所述与本发明相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出现于其它实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以以任何适当的方式结合。
33.本说明书提及的“去离子”即从待处理液体中除去离子，包括各种价态的阴离子和阳离子。在大部分情况下，“去离子”与“脱盐”具有同样的含义。在某些情况下，去离子也被
称之为脱除矿物质。
34.实施例1。
35.一种低电压再生方法,对双极膜电辅助去离子装置施加小于双极膜电辅助去离子装置的水解离启动电压的再生电压进行低电压再生。
36.需要说明的是，本发明所说的水解离启动电压为基本发明所说的双极膜电辅助去离子装置在特定进水条件下(包括进水电导率、温度、ph和流速等)再生时固有的物理量，这个物理量可以通过多种的测试方法进行测定，如酸碱度测定、气体生成曲线测定、压力测定或者电压-电流曲线等。对于水解离启动电压的测定方法可以根据实际情况而选择测定方法，具体实施方式根据实际情况而定。
37.本发明低电压再生方法的再生电压低于水解启动电压的80％。而且本发明在再生流速小于制水流速的50％。
38.其中再生流速为双极膜电辅助去离子装置在低电压再生工况时废水流速，制水流速为双极膜电辅助去离子装置在制水工况时的净水流速。
39.需说明的是，本发明的在低电压再生过程中，使再生流速降低，从而能减少低电压再生过程中的废水量。
40.本发明的再生电压为双极膜电辅助去离子装置的电极间双极膜层数与双极膜层再生电压的乘积。
41.需要说的是，本发明所说遥电极间双极膜层数是指位于双极膜电辅助去离子装置正负电极之间双极膜的层数，在实际情况中双极膜有可能存在折叠的情况，如一张双极膜在正负电极之间折叠一次时，则正负电极之间双极膜的层数应为两层。
42.本发明在低电压再生工况时，通过对双极膜电辅助去离子装置施加低电压再生，从而在双极膜电辅助去离子装置内部产生较小的电流，而且在低电压再生过程中减少再生水流流速，从而减少废水的产生。
43.经验实验验证，在其他条件相同的情况下，通过本发明的低电压再生方法对双极膜电辅助去离子装置的再生,当再生电量达到与使现有技术的再生方法进行再生的再生电量同等时，使用本发明低电压再生方法的再生出水的累积盐量与现有技术的再生方法的累积盐量相同，因此本发明在低电压下再生与现有技术的再生效果一样有效。
44.表一、再生电压为40％水解启动电压的累计电量与累计再生盐量数据
45.[0046][0047]
表二、再生电压为水解启动电压的累计电量与累计再生盐量数据
[0048]
再生时间/秒电流/a累计电量累计再生盐量2100.17110.26143300.20122.32964500.234.321885700.18945.662916900.1856.464068100.17967.25309300.17577.765410500.17388.08781
[0049]
从表一和表二对比，本发明的低电压再生与现有技术的再生方法在再生电量同等时，如在再生初期即累计电量小于50时，本发明的累计再生盐量明显大于现有技术的累计再生盐量；当累计电量持续增加时，本发明的累计再生盐量与现有技术的累计再生盐量相接近。
[0050]
该低电压再生方法的再生电压小于水解离启动电压，从而能降低低电压再生工况时电源、绝缘成本，同时还有减少能耗。而且本发明在低电压再生工况时，再生流速小于制水速流，从而能减少废水的产生。
[0051]
实施例2。
[0052]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1相同，还具有如下技术特征：再生电压低于所述水解启动电压的60％。
[0053]
本实施例再生电压的取值范围，能更有效地降低低电压再生工况时电源、绝缘成本及能耗。
[0054]
实施例3。
[0055]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1相同，还具有如下技术特征：再生流速小于所述制水流速的30％。
[0056]
本实施例再生流速的取值范围，与实施例1相比能更有效地减少废水的产生。
[0057]
实施例4。
[0058]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1相同，还具有如下技术特征：再生流速为0。也就是说，本实施例在低电压再生工况时，只对双极膜电辅助去离子装置施加再生电压，并不出水。
[0059]
本实施例再生流速的取值范围，与实施例1和3相比能更有效地减少废水的产生。
[0060]
实施例5。
[0061]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例4相同，还具有如下技术特征：在低电压再生工况完成后，可以对双极膜电辅助去离子装置进行冲水将浓水排出。
[0062]
因为在低电压再生工况时，双极膜电辅助去离子装置的双极膜会解吸附出大量离子，且因为低电压再生工况时的再生流速较低或者为0，当在低电压再生工况完成先将浓水排出能防止离子在双极膜电辅助去离子装置内部堆积，有利于延长双极膜电辅助去离子装置，且能保持双极膜电辅助去离子装置后续制水工况的产水水质。
[0063]
与实施例1至4相比，本实施例能提高双极膜电辅助去离子装置的寿命并能保证持产水水质。
[0064]
实施例6。
[0065]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例4相同，还具有如下技术特征：在低电压再生工况完成后，对双极膜电辅助去离子装置进行高电压再生并将浓水排出，高电压再生大于所述再生电压。
[0066]
在低电压再生工况时，能将部分吸附于双极膜的离子进行释放出来，在低电压再生工况完成后，再通过高电压再生可以提高再生效果。与现有技术的高电压再生相比，本发明的高电再生电时间较低，从而耗能并不高。
[0067]
与实施例1至4相比，本实施例能提高双极膜电辅助去离子装置的寿命并能保证持产水水质。
[0068]
实施例7。
[0069]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1相同，还具有如下技术特征：双极膜电辅助去离子装置的双极膜为中间不具有催化层的双极膜。
[0070]
在双极膜电辅助去离子装置中双极膜层再生电压小于5v，如4.5v、3v、2v、1v等。
[0071]
经多次实验证明，当双极膜电辅助去离子装置为中间不具有催化层的双极膜的再生电压小于3v时，本发明的低电压再生方法的再生效果与现有技术的再生效果相同。
[0072]
本实施例通过低电压再生方法对中间不具有催化层的双极膜的双极膜电辅助去离子装置进行再生时，能有效地降低低电压再生工况时电源、绝缘成本及能耗。
[0073]
实施例8。
[0074]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1相同，还具有如下技术特征：双极膜电辅助去离子装置的双极膜为中间具有催化层的双极膜。
[0075]
本实施例通过低电压再生方法对中间具有催化层的双极膜的双极膜电辅助去离子装置进行再生时，能有效地降低低电压再生工况时电源、绝缘成本及能耗。
[0076]
实施例9。
[0077]
一种低电压再生方法,其他特征与实施例1至4相同，不同之处在于：
[0078]
本实施例通过对双极膜电辅助去离子装置施加不同的总调试再生电压，得到总调
试再生电压-电流指标曲线，水解离启动电压为总调试再生电压-电流指标曲线的拐点，如图1所示。
[0079]
本实施例通过总调试再生电压-电流指标曲线得到水解离启动电压的方法较具体方法简单。
[0080]
实施例10。
[0081]
一种双极膜电辅助去离子装置,按照如实施例1至6任意一个的双极膜电辅助去离子装置的再生方法进行再生。
[0082]
该双极膜电辅助去离子装置，包括至少一对电极组以及位于构成电极组的两个电极之间的一张以上的双极膜，每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成。
[0083]
需要说明的是，市面上销售的双极膜均可作为本方案中的双极膜，在此不再赘述。
[0084]
其中电极组可以由两个多孔电极构成，也可以是由一个多孔电极和一个普通电极构成。普通电极如金属电极、具有钌钇涂层的钛电极、钌钇电极、碳电极、石墨电极等。
[0085]
该双极膜电去离子装置的脱盐过程如图2所示。当脱盐进行一段时间后，需要进行倒极再生，以释放出吸附在双极膜上的水中的离子，如图3所示。
[0086]
该双极膜电辅助去离子装置通过双极膜电辅助去离子装置的再生方法进行再生，能大幅提高再生效率并减少再生时间，同时减少废水的产生。
[0087]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：

1.一种低电压再生方法，其特征在于：对双极膜电辅助去离子装置施加小于双极膜电辅助去离子装置的水解离启动电压的再生电压进行低电压再生。2.根据权利要求1所述的低电压再生方法，其特征在于：所述再生电压低于所述水解启动电压的80％。3.根据权利要求2所述的低电压再生方法，其特征在于：所述再生电压低于所述水解启动电压的60％。4.根据权利要求1所述的低电压再生方法，其特征在于：所述再生电压为双极膜电辅助去离子装置的电极间双极膜层数与双极膜层再生电压的乘积。5.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子装置再生出水控制方法，其特征在于：再生流速小于制水流速的50％；所述再生流速为双极膜电辅助去离子装置在低电压再生工况时废水流速，所述制水流速为双极膜电辅助去离子装置在制水工况时的净水流速。6.根据权利要求5所述的双极膜电辅助去离子装置再生出水控制方法，其特征在于：所述再生流速小于所述制水流速的30％。7.根据权利要求5所述的低电压再生方法，其特征在于：所述再生流速为0。8.根据权利要求1所述的低电压再生方法，其特征在于：对双极膜电辅助去离子装置施加不同的总调试再生电压，得到总调试再生电压-电流指标曲线；所述水解离启动电压为总调试再生电压-电流指标曲线的拐点。9.根据权利要求1所述的低电压再生方法，其特征在于：在所述电压再生工况完成后，对双极膜电辅助去离子装置进行冲水将浓水排出；或者在所述电压再生工况完成后，对双极膜电辅助去离子装置进行高电压再生并将浓水排出，高电压再生大于所述再生电压。10.一种双极膜电辅助去离子装置，其特征在于：按照如权利要求1至9任意一项所述的低电压再生方法进行再生。

技术总结

一种低电压再生方法及一种采用低电压再生方法的双极膜电辅助去离子装置，对双极膜电辅助去离子装置施加小于双极膜电辅助去离子装置的水解离启动电压的再生电压进行低电压再生。所述再生电压低于所述水解启动电压的80％。所述再生电压为双极膜电辅助去离子装置的电极间双极膜层数与双极膜层再生电压的乘积。本发明的再生电压小于水解离启动电压，从而能降低低电压再生工况时电源、绝缘成本，同时还有减少能耗。而且本发明在低电压再生工况时，再生流速小于制水速流，从而能减少废水的产生。产生。产生。