[发明专利]水处理装置和水处理方法

说明书

提供了一种可以降低处理水中硼浓度的水处理装置和水处理方法。多个电去离子水生产装置具有在正极和负极之间的脱盐室，其中，所述脱盐室由位于所述正极一侧阴离子交换膜和位于所述负极一侧且填充有离子交换剂的阳离子交换膜所定义。所述多个电去离子水生产装置的脱盐室串联连通。所述多个串联连通的允许被处理水从其中流过并允许处理水从其中流出。被处理水首先流入的第一级脱盐室的最上游部分和被处理水流出的最终级脱盐室的最下游部分都仅填充有阴离子交换剂。所述多个脱盐室中位于第一级脱盐室的最上游部分与最终级脱盐室的最下游部分之间的部分至少填充有阳离子交换剂。

技术领域

本发明涉及水处理装置和水处理方法，特别地，涉及使用电去离子水生产装置的水处理装置和水处理方法。

背景技术

在已知的一种去离子水生产装置中，被处理水流过诸如离子交换树脂等的离子交换剂，并通过离子交换反应去离子。当离子交换剂的离子交换基团饱和且脱盐性能恶化时，这种设备需要通过酸或碱化学试剂再生离子交换剂的过程(再生过程)。再生过程中，吸附在离子交换剂上的正(阳)离子和负(阴)离子被来自酸或碱的氢离子(H⁺)和氢氧根离子(OH^-)替换，从而离子交换剂的脱盐性能得到恢复。需要使用化学试剂进行再生处理的去离子水生产装置存在以下问题：装置不能连续运行，另外，为再生过程补充化学试剂需要时间。

作为该问题的解决方案，一种不需要通过化学试剂再生的电去离子水生产装置(也称为Electro DeIonization(EDI)装置)最近已得以开发并投入实际使用。

EDI装置是将电泳和电渗析结合在一起的装置。EDI装置包括在仅允许阴离子通过的阴离子交换膜和仅允许阳离子通过的阳离子交换膜之间的、填充有离子交换剂(阴离子交换剂和/或阳离子交换剂)的脱盐室。在EDI装置中，当从脱盐室观看时，浓缩室分别设置在阴离子交换膜的外侧和阳离子交换膜的外侧。而且，脱盐室和各浓缩室设置在具有正极的正极室和具有负极的负极室之间。在脱盐室中，阴离子交换膜设置在靠近正极的一侧，阳离子交换膜设置在靠近负极的一侧。经由阴离子交换膜而与脱盐室相邻的浓缩室经由阳离子交换膜而与正极室相邻。经由阳离子交换膜而与脱盐室相邻的浓缩室经由阴离子交换膜而与负极室相邻。

为了通过EDI装置从被处理水制造去离子水(处理水)，当在正极和负极之间施加直流电压时，被处理水被供应到脱盐室。然后，被处理水中的离子成分被吸附到脱盐室中的离子交换剂，从而进行去离子(脱盐)处理，并且去离子水从脱盐室流出。此时，由下式表示的水解离反应，由施加在脱盐室中不同种类离子交换性物质之间界面(例如阴离子交换剂与阳离子交换剂之间的界面，阴离子交换剂与阳离子交换膜之间的界面，以及阴离子交换膜与阳离子交换剂之间的交面)处的电压而引起，由此产生氢离子和氢氧根离子。

H₂O→H⁺+OH-

氢离子和氢氧根离子使得之前已经吸附到脱盐室中的离子交换剂的离子成分被离子置换并从离子交换剂释放出来。在释放的离子成分中，阴离子通过电泳移动到阴离子交换膜，在阴离子交换膜处进行电渗析，并且被排出到流过从脱盐室观看位于正极侧的浓缩室的浓缩水。类似地，在释放的离子成分中，阳离子通过电泳移动到阳离子交换膜，在阳离子交换膜处进行电渗析，并且被排出到流过从脱盐室观看位于负极侧的浓缩室的浓缩水。总之，被供应到脱盐室的被处理水中的离子成分移动到浓缩室并从室中排出，同时，脱盐室中的离子交换剂被再生。

如上所述，在EDI装置中，由施加的直流电压产生的氢离子和氢氧根离子连续地充当用于再生离子交换剂的酸和碱再生剂。由于这个原因，EDI装置基本上不需要由外部供应的化学试剂进行任何再生过程，并且可以连续运行，而无需借助化学试剂再生离子交换剂。

JP2001-191080公开了一种具有两个EDI装置的电去离子装置，其中这些装置的脱盐室串联连接。在该专利文献中公开的电去离子装置中，第一级脱盐室仅填充有阴离子交换剂或者填充有阴离子交换剂与阳离子交换剂的混合物，第二脱盐室填充有阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物。