[发明专利]电化学分离装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学分离装置以及该电化学分离装置的使用方法。

背景技术

电渗析、倒极电渗析和超级电容器淡化脱盐处理等电化学工艺被广泛地应用于溶液的脱盐淡化处理等分离过程。在电化学分离过程中，以电渗析为例，物料（如，待处理的水溶液）在浓室和淡室流动时，在直流电场的作用下，溶液中的溶质离子发生定向迁移。在离子交换膜和溶液之间存在一个滞流层，当工作电流增加到一定程度时，溶液中的离子不能迅速补充到膜的表面，使得膜表面的离子浓度趋于零，引起滞流层中大量水分子电离生成H+和OH-离子来负载电荷，此现象称为极化。此时的电流密度也达到了一个极限值，此值称为极限电流密度。一旦发生极化现象，将引起膜表面产生沉淀，膜电阻明显增大，电流效率、脱盐率也会随之下降，导致产水质量降低，还会缩短电渗析膜堆的使用寿命。因此，为了防止发生极化现象的发生，应确保电渗析膜堆的工作电流不高于该极限电流值。然而，由于工作电流受到限制，单个电渗析难以获得很高的脱盐率，因此目前的电渗析工艺往往采用多级膜堆串联的方式进行淡化脱盐处理，比如，为达到85%左右的脱盐率，往往需采用3个或以上膜堆串联的电渗析装置和系统。多级膜堆的使用增加了电化学分离装置的成本，使得电化学分离法与反渗透膜法相比不具有成本优势。

若能提高单个膜堆所能承受的极限电流，从而提高单个膜堆的淡化脱盐效率，减少淡化脱盐处理过程中所需要的膜堆级数，比如，以2个串联的膜堆获得与原来3级串联膜堆相当的处理效率，则可大大地降低电化学分离法的成本。

发明内容

本发明的一方面提供了一种电化学分离装置，其包括一对电极、以及位于所述电极之间的至少一个淡室隔网。所述淡室隔网提供了一个淡室，该淡室包括让待处理的溶液进入的入口、让经过淡化处理后的溶液输出的出口、以及连通所述入口和出口的淡室流道。所述淡室流道的宽度大致沿着流动方向从所述入口到出口逐渐减小。

本发明的另一方面提供了一种电化学分离装置，其包括一对电极、以及位于所述电极之间的至少一个淡室隔网。所述淡室隔网提供了一个淡室，该淡室包括让待处理的溶液进入的入口、让经过淡化处理后的溶液输出的出口、以及连通所述入口和出口的淡室流道。。所述淡室流道包括纵向流道段和流道转弯部，流道转弯部将纵向流道段串联起来形成蜿蜒流道，其中所述纵向流道段的宽度大致沿着流动方向从所述溶液入口到出口逐渐减小。

本发明的又一方面提供了一种溶液处理方法，在该方法中，提供了一种电化学分离装置，其包括一对电极、以及位于所述电极之间的至少一个淡室隔网，所述淡室隔网提供了一个淡室，该淡室包括让待处理的溶液进入的入口、让经过淡化处理后的溶液输出的出口、以及连通所述入口和出口的淡室流道，该淡室流道的宽度大致沿着流动方向从所述入口到出口逐渐减小。将待处理的溶液从所述淡室的入口输入淡室，使其沿着淡室流道流向淡室的出口，在此过程中溶液中的阴离子和阳离子分别向所述电极中的阳极和阴极方向移动。然后从淡室的溶液出口收集淡水。

本发明的再一方面提供了一种溶液处理方法，在该方法中，提供了一种电化学装置，其包括一对电极、以及位于所述电极之间的至少一个淡室隔网，所述淡室隔网提供了一个淡室，该淡室包括让待处理的溶液进入的入口、让经过淡化处理后的溶液输出的出口、以及连通所述入口和出口的淡室流道，该淡室流道包括纵向流道段和流道转弯部，所述流道转弯部将所述纵向流道段串联起来形成蜿蜒流道，其中所述纵向流道段的宽度大致沿着流动方向从所述溶液入口到出口逐渐减小。将待处理的溶液从所述淡室的入口输入淡室，使其沿着淡室流道流向淡室的出口，在此过程中溶液中的阴离子和阳离子分别向所述电极中的阳极和阴极方向移动。然后从淡室的溶液出口收集淡水。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1中的示意图显示了本发明实施例中的一种电化学分离装置。

图2显示了图1所示的电化学分离装置的浓室和淡室内的溶液中阴、阳离子的移动模式。

图3A显示了可用于本发明电化学分离装置的一种淡室隔网；图3B和3C分别显示了可配合图3A所示的淡室隔网使用的两种浓室隔网。

图4A和4B分别显示了可用于本发明电化学分离装置的另一种淡室隔网和可配合该淡室隔网的一种浓室隔网。

图5A和5B分别显示了可用于本发明电化学分离装置的又一种淡室隔网和可配合该淡室隔网的一种浓室隔网。