[发明专利]一种使用填料池电渗析使含水物流脱盐的方法

说明书

本发明涉及一种使用电渗析池使含水物流脱盐的方法，其中在电渗析池中稀层或耗离子层包含一种合适的离子交换材料；特别是涉及一种其中酸化待脱盐的水流、并在电渗析池或组合的多个电渗析池中处理，以达到所需要的脱盐水平的方法。

含有迁移物质和酸性的浓原料流可选择性地在一个或多个下流步骤中得到处理，这些步骤可包括pH调节/过滤、超微过滤、传统电渗析或扩散渗析步骤，以便回收可再利用的物质。此方法尤其适用于含糖水流的脱盐。

填料池电渗析，也称为电脱离子(Electrodeionization，简称EDI)技术现已被公认为是一种能使水物流达到高水平脱盐的技术手段。此方法涉及在位于阴离子和阳离子交换膜之间的垫圈中形成的水原料(或耗离子)层中加入一种离子交换材料(例如离子交换树脂)。待脱盐的水原料流在此耗离子层中流动。

第二含水物流是在相邻浓缩层中循环。在直流电驱动力下，原料流中的离子从耗离子层向浓缩层迁移。此方法类似于传统的电渗析，不同的是在耗离子层中使用离子交换材料，提高了导电率，有利于高水平脱盐，且总的电流效率较高。此EDI方法特别适用于低至中等离子含量的水溶液的脱盐。

EDI设备和其应用于获得高纯度水的详细描述可参见如下的一些美国专利，例如：4,066,375；4,203,976；4,243,976；4,249,422；4,465,573；4,632,745；4,727,929；4,871,431；4,925,541；4,931,160；4,956,071；4,969,983；5,066,375；5,116,509；5,154,809；5,120,416；5,203,976；5,292,422；5,308,466；5,316,637和5,503,729。

在本人最近申请的两件美国专利申请S.N.08/784,050和S.N.08/785,648(申请日均为1997年1月17日)中也可找到相关披露。披露在这些专利和申请的EDI装置所用的垫圈或室和设备有多种设计。

目前EDI主要的应用是从适当预纯化软化的、含相对低的初始盐含量和导电率的水溶液原料生产高纯度水。描述本领域现状的专著有：

●盖茨G.C.，(Ganzi，G.C.)“电脱离子生产高纯度水”，AIChESummer National Meeting，Aug.，1987

●盖茨G.C.等(Ganzi，G.C.，et al.)；“由电脱离子技术生产高纯度水”，Ultrapure Water，4(3)，April，1987

●盖茨G.C.等(Ganzi，G.C.，et al.)；“用离子纯连续脱离子后一逆渗透技术生产医用级水”，ICOM meeting，Chicago，IL，1990

●盖茨G.C.，等(Ganzi，G.C.，et al.)；“用离子纯CDI方法纯化和回收水”，AIChE Summer National Meeting，Pittsburgh，PA，Aug.，1991

●荷诺B.P.等(Hernon，B.P.，et al.)；“进展报告：应用电脱离子技术于超净水生产”，56th Annual Meeting International WaterConference，Pittsburgh，PA，Oct.，1995

●埃里森R.P.(Allison，R.P.)；“连续电脱离子方法”，1996Biennial Conference & Exposition，Monterey，CA，Aug.，1996

可想象EDI方法是按两种方式进行，取决于待脱盐水原料的离子含量和一定的操作参数，例如流速、输入电流等。在较高离子浓度下，当操作低于限定的电流密度时，该方法操作与传统电渗析方法的操作有些相似。

按第一种方式(本文称方式I)，在原料流或耗离子层中的离子交换材料主要用来提高原料流或耗离子管路的导电率，因此有利于脱盐度达到有意义的水平。存在于原料管路中的离子交换材料降低了离子迁移的电阻，因此与传统电渗析技术可行的水平相比，EDI中可达到较高水平的脱离子度。