[实用新型]一种氢氧气体直接外排的无膜电去离子系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电去离子系统，尤其是涉及阴阳电极上产生的氢气与氧气不会在树脂层积累的一种无离子交换膜的电去离子系统。

技术背景

电去离子（Electrodeionization, EDI）是一种只消耗电，而无需消耗化学药剂的绿色去离子技术。自1987年美国的Millipore公司率先推出商业化的EDI装置以来， EDI便受到用户欢迎，应用日趋增加。如今，EDI已在电力、半导体、医药、化学药剂生产、食品与饮料等行业中用于高纯水的制备。其出水水质可达到传统 “混床”的水平，甚至更优，这是反渗透、纳滤、电渗析等其他环境友好型方法所无法企及的。

EDI虽具有高效、环境友好等突出优点，但目前还存在装置结构复杂、拆装麻烦、易极化结垢等缺陷。这些缺陷实际上均与EDI需使用大量离子交换膜有关。

已授权的实用新型专利（专利号201120051095.1）与已公开的发明专利（专利号201110048386.X）介绍了一种无离子交换膜的电去离子方法与系统。与传统EDI相比，这种无膜EDI具有装置结构简单、拆装方便、不易极化结垢等优点。但在离子交换树脂的电再生过程中，底部电极上产生的微气泡需穿越整个离子交换树脂层。由于气泡的导电性极差，因此树脂层的电阻在再生过程中会明显上升，导致单位树脂层高度所需的再生电压上升，浪费能耗。

发明内容

为了克服以上背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种阴阳电极上产生的氢气与氧气直接在两端外排的无膜电去离子系统，以用于分离水或废水中的离子。

本实用新型采用的技术方案是：

一、一种氢氧气体直接外排的无膜电去离子方法：

在离子交换树脂层的两端安装一对阴阳电极；采取交换处理与电再生交替操作；利用电流密度为100～500A/m²的直流电促进离子交换平衡朝着再生反应的方向大幅移动，吸附于树脂中的离子便从树脂内部快速转向水流，阴、阳树脂因此而获得高效再生；上电极上产生的气体依靠气泡的浮力作用自行上浮外排，下电极上产生的气体则依靠水流的夹带作用与再生过程中产生的浓水一起向下外排，从而确保再生过程中上下两电极上产生的气体不会进入树脂层，避免这些气体在树脂层中积累。

二、一种氢氧气体直接外排的无膜电去离子系统：

本实用新型包括上端开有排气口的顶盖、筒状外壳与带有三通的底盖围成的绝缘腔体；排气口与排气阀连接，绝缘腔体内自上而下依次安放弹簧、上多孔支撑板、上电极、带有微孔的布水器、下电极与下多孔支撑板，布水器出口经净水阀与净水箱连接；离子交换树脂填充于上电极与下电极之间；上电极固定在上多孔支撑板下面，下电极固定在下多孔支撑板上面；顶盖与筒状外壳之间用上密封圈密封，底盖与筒状外壳下端面之间用下密封圈密封；上多孔支撑板与筒状外壳上端面之间用中密封圈密封；上电极与下电极分别接电流密度为100～500A/m²的直流电源。

所述的上电极采用孔尺寸小于离子交换树脂颗粒粒径的微孔网状电极；下电极采用孔尺寸小于离子交换树脂颗粒粒径的微孔网状电极，或采用孔尺寸大于离子交换树脂颗粒粒径的微孔网状电极，但需在下电极上面添加1~2层孔径小于离子交换树脂颗粒粒径的过滤网。

所述的上电极与下电极中的其中一个为阳极，另一个为阴极。

所述的离子交换树脂为阴阳混合离子交换树脂、两性型离子交换树脂、单一的阳离子交换树脂或单一的阴离子交换树脂。

本实用新型具有的有益效果是：

1）再生过程中上下两电极上产生的气体从无膜电去离子装置的两端直接外排，气体产物不会在离子交换树脂层内积累，因此单位树脂层高度所需的再生电压可显著下降，节省再生能耗。

2）再生水流可均匀流过离子交换树脂层，有利于离子交换树脂的再生。

3）装置结构简单，维修方便。

本实用新型适用于高纯水制备、电镀漂洗等含重金属离子的废水的净化以及以去除离子性杂质为目的的其他水与废水的处理。

附图说明

图1是本实用新型结构原理图。

图2是图1的A-A剖面图。

图中：1.排气口，2.顶盖，3.弹簧，4.上密封圈，5.筒状外壳，6.上多孔支撑板，7.中密封圈，8.上电极，9.布水器，10.净水阀，11.离子交换树脂，12.下电极，13.下多孔支撑板，14.下密封圈，15.底盖，16.三通，17.排水阀，18.进水阀， 19.直流电源，20.排气阀，21.净水箱。