[发明专利]用于将溶解有电解质的进料液体至少部分地去离子的去离子装置和方法、和使用所述装置的设备

说明书

本发明涉及用于将溶解有至少一种电解质的进料液体至少部分地去离子的去离子装置，该装置包括：至少一个处理通道(12)，具有配置成接收进料液体的进料入口和配置成排放去离子后的进料液体的进料出口，使得处理通道包括进料液体流(L)；一个或多个收集器通道(14、140、141、142)，配置成收集从进料液体中分离出的阴离子和阳离子；电解质出口(15)，配置成排放所收集的阴离子和阳离子；至少一个通道电极(131)、至少一个分离电极(132)和至少一个收集器电极(133)；其中通道电极和分离电极放置在处理通道的相对侧处，且其中分离电极和收集器电极放置在收集器通道的相对侧处；场发生器(13)，用于在通道电极与分离电极之间及在分离电极与收集器电极之间产生电场和/或磁场；其中，该场是可变的，并且产生从处理通道到收集器通道的离子流(I)，且离子流方向对于阴离子和阳离子相同。

技术领域

本发明涉及用于将溶解有电解质的进料液体至少部分地去离子(deionize，去离子化)的去离子装置和方法，以及使用这样的装置的设备。

背景技术

对于几种类型的溶解有电解质的液体，去离子技术是已知的。例如，反渗透是使用半透膜从液体溶剂(诸如水)中去除离子的已知纯化(purification，净化)技术。反渗透通过向溶剂施加压力而起作用，该压力克服了渗透压力并推动溶剂通过膜，所述膜对于待去除的电解质是不能渗透的。反渗透能去除许多不同的电解质，从而被广泛地使用。例如，为了对水进行淡化(desalination，脱盐)(即，部分去除所溶解的盐(诸如NaCl和KCl))，反渗透是主要技术。

电容去离子或CDI是用于去除离子的另一种已知技术，该技术使用一组多孔电极，在被施加电压时该组多孔电极吸收离子。在图1中示意性地示出CDI工艺。多孔电极131、132位于通道的两侧，并且溶剂和电解质的溶液2(例如盐水)通过通道在它们之间流动。在步骤(A)期间，在电极131、132上施加DC电压，这将导致负离子3朝向正电极132迁移，而正离子4朝向负电极131迁移。由此在电极131、132表面处所形成的“离子双层(ionic doublelayer)”从在所述电极之间流动的溶液中减除(deplete，除去)离子。因此，流出流具有例如盐的低离子浓度，并且该稀释流可以作为产物流在出口11处被收集，直到电极中离子完全饱和并且不能吸收更多离子为止。

一旦完全饱和，需要电极131、132的再生，如图1中的B所示。为了使电极再生，或是使电极短路或是使极性反转，这导致将所吸收的离子释放到溶液中。当离子被释放时，该装置产生具有比流入的溶剂更高的离子浓度的废物流或浓缩液。通过将该废物流转移到另一个出口15，可以防止废物流与在A中产生的产物流混合。

然而，这种不可避免的再生导致效率损失。它还需要机械干预(即阀或开关)，所述机械干预使得产物流和废物流能够分别转移到不同的出口11、15。此外，再生可能需要大量时间(高达约50％)，在此期间中止去除过程。

US 201670130161[1]描述了一种用于从液体溶液中分离盐的设备，WO 2006/039873[2]描述了一种用于海水淡化的设备，以及US 2014/0374258[3]描述了一种用于淡化的系统。

尽管有上述进步，但仍然需要更简单、更有效和更灵活以及更具成本效益的去离子装置。

发明内容

本发明如权利要求中所限定。

本发明提供了如所附权利要求中所描述的装置、设备和方法。

在从属权利要求中阐述了本发明的具体实施例。

参考下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并且得到阐明。

本发明的第一方面涉及一种用于将溶解有至少一种电解质的进料液体至少部分地去离子的去离子装置，该装置包括：