[发明专利]用于钝化结垢物类的电渗析方法和设备

说明书

发明背景

发明领域。

本发明涉及结垢物类在水中的钝化。

相关技术描述

水化学支配和限制了脱盐过程的设计。大多数分离受到微溶化合物（如CaCO₃或CaSO₄）的沉淀而不是内在的物理特性（如渗透压）所限制。例如，在内陆微咸水源的脱盐中，由于少量结垢物类（如Ca²⁺、SO₄^2-和HCO₃^-）的存在，反渗透通常限于约75%的水回收率，而如果仅存在Na⁺和Cl^-，单独的渗透压会带来98%回收率的高得多的限度。低水回收率的结果为1)较大的泵、入口、排水口和预处理系统，和2)与损失的水有关的较大体积的排放流。第一个结果在海水的热脱盐中表现得最清楚，其中由于结垢物类，大多数过程以仅25-35%水回收率和在次优温度下进行。第二个结果严重影响内陆微咸水脱盐的可行性。

因此，需要在脱盐过程中减少结垢物类浓度的有效解决方案。

发明概要

在本发明的一个方面，电渗析装置包含：用于将进料流引导至多个第一进料路径和多个第二进料路径的入口；所述进料流由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成；所述第一阳离子结垢物类从所述第二进料路径经过第一膜组转移到所述第一进料路径，所述第一阴离子结垢物类从所述第一进料路径经过所述第一膜组转移到所述第二进料路径；其中在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的所述第一阴离子结垢物类浓度的约90%。

在另一方面，电渗析装置进一步包含：电渗析容器；布置在所述电渗析容器中的电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；与所述阳极邻接的阳极池单元，与所述阴极邻接的阴极池单元，和布置在所述阳极池单元和所述阴极池单元之间的至少一个普通池单元；所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；所述普通池单元之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的阴极池单元的所述第三膜组限定；所述普通池单元中至少之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的普通池单元的所述第二膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径由所述第一和第二膜组限定。

在电渗析装置的另一方面，在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约90%。

在电渗析的另一方面，在离开第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约50%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约50%。

在电渗析装置的另一方面，在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约20%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约20%。

在电渗析装置的另一方面，所述第一膜组元件选自：单价选择性阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜、二价选择性阴离子交换膜或二价选择性阳离子交换膜。

在电渗析装置的另一方面，所述第二膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。

在电渗析装置的另一方面，所述第三膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。