專利名稱：減少電去電離作用系統(tǒng)中結(jié)垢的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制水處理用的電去電離作用系統(tǒng)或反滲透/電去電離作用組合系統(tǒng)中結(jié)垢的方法及設備，更具體地，用于增加對進入電去電離作用裝置中的給水硬度的耐受性，以抑制給水所含的陽離子沉淀，并且增加電去電離作用裝置的效率。
(ⅱ)背景技術(shù)液體純化在許多工業(yè)領(lǐng)域中具有極為重要。特別地，許多工業(yè)都須采用純水，諸如，在制備半導體芯片的工藝中，在電廠中，在石油化學工業(yè)中以及許多其它用途。
一直采用離子交換樹脂、反滲透過濾以及電滲析技術(shù)來降低液體中的離子濃度。
近來，更多地采用電去電離作用裝置來降低液體中的離子濃度。術(shù)語“電去電離作用”通常涉及下述純化液體的設備及工藝，其組合利用離子交換樹脂、離子交換膜以及電來純化液體。電去電離作用模塊包括交替設置的陽離子滲透膜和陰離子滲透膜，而其間構(gòu)成室。交替排列的室中填設有離子交換樹脂珠。這些室為稀釋室。那些不含離子交換樹脂的室通常為濃縮室。通電后，離子將通過離子交換樹脂珠和離子滲透膜從稀釋室進入濃縮室。流經(jīng)濃縮室的液體被丟棄或部分循環(huán)使用，并且流經(jīng)稀釋室的純化后液體作為去礦物質(zhì)的液體產(chǎn)品得到回收利用。
令人關(guān)注的是電去電離作用裝置的結(jié)垢降低了膜效率并污染了電極表面。結(jié)垢經(jīng)常發(fā)生于電去電離作用裝置的局部區(qū)域，特別是在那些高pH值的地方。這些地方包括陰離子交換膜的濃縮室一側(cè)的表面，原因在于稀釋室中的再生水分解產(chǎn)生的羥基離子流。高pH值的局部區(qū)域通常在陰極表面，原因在于陰極電極反應所產(chǎn)生的氫氣及其副產(chǎn)物羥基離子2e-+2H2O=H2(gas)+2OH-在這些局部區(qū)域的高pH值條件下，將形成對電去電離作用裝置的工作性能不利的水垢。一般地，這些水垢在多價金屬陽離子存在的情況下產(chǎn)生，多價金屬陽離子諸如Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Fe3+、Al3+及其類似物，可在局部高pH條件下沉淀，比如以氫氧化物、硫酸鹽、磷酸鹽、氧化物形式，以及在碳酸鹽、重碳酸鹽或二氧化碳存在時以碳酸鹽、混合氧化物諸如尖晶石、混合碳酸鹽形式，以及當氟化物存在時以氟化物形式沉淀。由于此類化合物產(chǎn)物溶解度較低，即使?jié)饪s流中痕量的此類金屬陽離子與反離子也足以導致不利的沉淀。
在反滲透中，由于濃縮流與滲透流之間的壓差驅(qū)使水通過滲透膜，濃縮流的濃度大為提高并且超過了所溶解離子的鹽類溶解度的極限，導致CaCO3及其它固體的沉淀成為水垢。此處的水垢形成機理根本不同于電去電離作用過程，在電去電離作用裝置中是由于稀釋室中水分解形成的羥基離子遷移，從而使陰離子膜表面(濃縮室一側(cè))保持在活性的高pH值。
采用阻垢劑可阻止產(chǎn)生此類水垢。這類方法有數(shù)種機理，包括a)抑制水垢顆粒的晶核形成，相對于水垢形成離子通常使用次化學計量的阻垢劑；b)抑制水垢顆粒的生長，相對于水垢形成離子通常使用次化學計量的阻垢劑；c)水垢離子的溶液絡合，從而降低了水垢形成的熱動力學趨勢(吉布斯自由能變化)，相對于水垢形成離子通常使用化學計量的阻垢劑(螯合劑)。由于一般在反滲透給水中離子濃度相對較高，a)和b)的效果通常受到反滲透給水中所加入阻垢劑的影響。通常還采用降低反滲透給水pH值的方法。其基本效果是使反滲透系統(tǒng)工作的回收率高于其它可能的方法。
盡管向反滲透中加阻垢劑為公知技術(shù)，但尚未見到向電去電離作用裝置加阻垢劑以減少水垢形成。Yoram Oren等通過阿姆斯特丹的Elsevier Science Publisher B.V.在Desalination,86(1992)155-172發(fā)表一篇名為Studies on Polarity Reversal with Continuous Deionization的論文，該文認為，在連續(xù)的去電離作用過程例如電去電離作用，可以通過降低鈣和鎂的濃度(軟化)或酸化來降低敏感區(qū)的pH值，或加入阻垢劑與鈣離子或鎂離子形成化合物或阻止沉淀，可最大限度地減少水垢的形成。但是，需要進一步說明的是，所有技術(shù)方案都向水中加入了不利的化學物質(zhì)并且需要設備來導入該化學物質(zhì)。
發(fā)明簡述廣而言之，本發(fā)明的方法在用于水去電離作用的電去電離作用裝置中抑制水垢形成，所述電去電離作用裝置的一端設有一陽極室，相對的一端設有一個陰極室，以及在所述陽極室與陰極室之間設有多個交替間隔設置的稀釋室與濃縮室，該方法包括須去電離作用的給水通過稀釋室；從給水中獲得離子的水或水溶液通過濃縮室，并通過陽極室及陰極室；在所述陽極與所述陰極之間施加電壓，從而給水中的離子遷移到濃縮室的水或水溶液中；從陽極室及陰極室中收集并排出水溶液；將濃縮室中的水或水溶液作為濃縮流通過濃縮室并通過陽極室及陰極室進行循環(huán)；以及向通過濃縮室和通過陽極室陰極室的循環(huán)濃縮流中注入有效量的阻垢劑以抑制濃縮室和陰極室中的水垢形成。濃縮流中的阻垢劑有效量為1-400ppm，其中阻垢劑選自硫酸、鹽酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸與磺酸鹽共聚物的衍生物、磷酸型阻垢劑以及六甲基磷酸鈉、EDTA與CDTA復合藥劑、氨基琥珀酸螯合劑、以亞硫酸鈉為代表的非氧化殺生物藥劑以及其組合。
本發(fā)明的一種優(yōu)選方法在用于水純化和去電離作用的反滲透裝置和電去電離作用裝置串列中抑制水垢形成，在電去電離作用裝置中須純化及去電離作用的水通過反滲透裝置制備滲透流和滯留物排出流，并且所述電去電離作用裝置的一端設有一陽極室，相對的一端設有一個陰極室，以及在所述陽極室與陰極室之間設有多個交替間隔設置的稀釋室與濃縮室，該方法包括須純化和去電離作用的給水通過反滲透裝置；透過反滲透裝置的滲透流通過去電離作用裝置的稀釋室；從給水中獲得離子的水或水溶液通過濃縮室，并通過陽極室及陰極室；在所述陽極與所述陰極之間施加電壓，從而給水中的離子遷移到濃縮室的水或水溶液中；從陽極室及陰極室中收集并排出水溶液；將濃縮室中的水或水溶液作為濃縮流通過濃縮室并通過陽極室及陰極室進行循環(huán)；向通過濃縮室以及通過陽極室陰極室的循環(huán)濃縮流中注入有效量阻垢劑以抑制濃縮室以及陰極室中的水垢形成；分流一部分含阻垢劑的濃縮流；所述含一定量阻垢劑的部分濃縮流分流與給水合并后通過反滲透裝置，調(diào)整進入反滲透裝置中的水中的阻垢劑含量，提供有效量阻垢劑以抑制反滲透裝置中形成水垢，且滲透流通過去電離作用裝置的稀釋室。
給水經(jīng)由反滲透裝置進入多個通道，每一個通道包括一個或多個級，其中至少一個級或一個通道的滲透流與濃縮流合并，通過濃縮室并通過陽極室和陰極室，向其中加入電解質(zhì)，所以增強了導電性。除了第一反滲透通道，至少一個級的滯留物與濃縮流合并，通過濃縮室。所述阻垢劑為約500-0.5ppm的硫酸，或約365-0.4ppm的鹽酸，或為約5-200ppm的六甲基磷酸鈉，優(yōu)選為約25-100ppm的六甲基磷酸鈉。
進入反滲透裝置中的水中的阻垢劑調(diào)整為1-75ppm以有效抑制水垢形成。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，一部分滲透流加入濃縮流，通過濃縮室并通過陽極室和陰極室，向其中加入電解質(zhì)，所以增強了導電性。
優(yōu)選實施例描述以下將參照附圖對本發(fā)明進行詳述?？偠灾?，本發(fā)明應用于水純化工藝，系采用電去電離作用裝置或電去電離作用裝置與反滲透裝置系列來實現(xiàn)。
首先參照

圖1，本發(fā)明的實施例包括一個水純化工藝，后者包括一個電去電離作用裝置10、一個具有一用于循環(huán)濃縮流的泵14的循環(huán)回路12、一個到排水管15的濃縮物分流管路13、以及一個用于注入阻垢劑酸的注射管路16，從注射裝置17中分別進入濃縮室18以及陽極室20和陰極室22。
現(xiàn)請參見圖2，本發(fā)明的電去電離作用裝置10詳述如下，其包括設有一個陽極24的陽極室20和設有一個陰極26的陰極室22。多個陽離子交換膜28和陰離子交換膜30交替設置于陽極室20和陰極室22之間，形成了每一個由陰離子交換膜30的陽極一側(cè)與陽離子交換膜28的陰極一側(cè)圍成的稀釋室32，以及每一個由陽離子交換膜28的陽極一側(cè)和陰離子交換膜30的陰極一側(cè)圍成的濃縮室18。電解質(zhì)溶液分別通過液流36和38加入陽極室20及陰極室22。
由標號40表示的離子交換材料諸如離子交換樹脂珠填設于稀釋室32。其可包括陰離子或陽離子交換樹脂或其組合物、混合床、層、連續(xù)相/非連續(xù)相、及其類似物，諸如在PCT申請No.PCT/CA97/00018中所公開的，引用于此供參考。此類介質(zhì)通過離子交換來除去不希望的離子以促進水純化。進一步地，此類介質(zhì)促進了離子朝膜28與30遷移并滲透通過，正如如下所述。
需處理的水由供給流42導入稀釋室32，水或溶液由供給流44導入濃縮室18并進入陽極室及陰極室20、22。將預定電壓施加于兩電極上，于是稀釋室32中的陰離子滲透通過陰離子交換膜30進入濃縮室18，同時稀釋室32的液流中的陽離子滲透通過陽離子交換膜28進入濃縮室18?？赏ㄟ^設于稀釋室32的離子交換材料40進一步促進以上所述的陰離子及陽離子遷移。由所施加的電壓驅(qū)動，稀釋室32中的陽離子以離子交換機理遷移通過陽離子交換樹脂，并最終通過與陽離子交換樹脂直接接觸的陽離子交換膜28。類似地，稀釋室32中的陰離子以離子交換機理遷移通過陰離子交換樹脂，并最終通過與陰離子交換樹脂直接接觸的陰離子交換膜30。溶液或水由液流44導入濃縮室18，陰離子及陽離子組分隨后遷移進入這些室，從排出流48中收集并作為濃縮溶液除去，同時經(jīng)純化的水流作為排出流50從稀釋室32排出。
由于陰極室22的陰極26與陽極室20的陽極24之間的電流作用，水離解為氫氣和羥基離子。羥基離子遷移通過陰離子交換膜并在陰離子交換膜30的濃縮室一側(cè)表面52處局部富集。這使得陰離子交換膜30的表面52附近的局部區(qū)域成為高pH值區(qū)，因此促進水垢形成。
在電去電離作用裝置的陰極表面54也可發(fā)現(xiàn)局部高pH值區(qū)。在這種條件下，水被還原成為氫氣，同時產(chǎn)生副產(chǎn)物羥基離子，這在熱動力學上易于進行。因此，陰極表面54附近的條件也有助于水垢形成。
為了阻止陰離子交換膜30的表面52和陰極表面54上形成水垢，現(xiàn)設有一個阻垢劑添加器16以向回路12中的濃縮流注入阻垢劑，并給入濃縮室18和陽極室20及陰極室22。阻垢劑包括降低pH值的硫酸和鹽酸；聚丙烯酸、聚丙烯酸衍生物(例如，帶磺酸鹽官能團的共聚物)、磷酸型阻垢劑、六甲基磷酸鈉；復合藥劑諸如EDTA、CDTA、氨基琥珀酸及其類似螯合劑；以及殺生物藥劑，優(yōu)選非氧化，諸如亞硫酸鈉，以及其組合。由此，阻垢劑添加器16向濃縮室供給流44以及陰極電解質(zhì)供給流38注入有效量的阻垢劑以使液流中的濃度達到百萬分之1-500(ppm)。對于濃縮流來說，抑制電去電離作用裝置中結(jié)垢的理想pH值范圍為約2-5，即硫酸濃度約為500-0.5ppm及鹽酸濃度約為365-0.37ppm。六甲基磷酸鈉的濃度優(yōu)選為約5-200ppm，最優(yōu)選為25-100ppm。由此，阻垢劑循環(huán)通過濃縮室18和陰極室22而抑制水垢形成，并而后分別通過液流48和60排出，由分流61循環(huán)的濃縮流與給入反滲透裝置，如所述，或作為廢棄物排掉。
為了從濃縮室18回收和循環(huán)阻垢劑，排出流48與來自注射裝置17通過給料管路16的含阻垢劑的補償溶液再循環(huán)通過管路12，以連續(xù)向濃縮室18和陽極室20及陰極室22添加阻垢劑。通過回收和循環(huán)利用電去電離作用裝置10的排出物中的絕大部分殘留阻垢劑，本發(fā)明的工藝更充分地使用了阻垢劑。
在圖3中所示的本發(fā)明的實施例中，電去電離作用裝置10與反滲透裝置62串聯(lián)運轉(zhuǎn)以進行水純化。眾所周知，需處理的水通過供給流64加入反滲透裝置62，其中所加的水被膜70分成了滲透流66和滯流68，并排出至排水管72。滲透流66結(jié)合供給流42以在電去電離作用裝置10中進一步處理，而滯流68或是排入排水管72或作它用，諸如用在冷卻塔中。
水垢沉淀同樣對反滲透裝置的工作形成不利影響。在反滲透中，例如，通過施加大于正常滲透壓的壓力來迫使水流動通過膜進入純化水相，則鹽從鹽的水溶液中分離出來了，從而避免了水的反向自然流動趨向。由此，鹽溶液被逐步濃縮了。極端情況是，超過所溶解鹽溶解度極限，導致CaCO3及其它固體沉淀成為水垢。此種水垢形成機理根本不同于電去電離作用裝置之中，電去電離作用裝置中的陰離子膜表面(濃縮室一側(cè))由于稀釋室中水離解的羥基離子遷移而保持一個活性的高pH值；高pH值產(chǎn)生水垢。
有益地，通過管路65連接到供給水流64，來自濃縮室18的循環(huán)排出流12中的一部分阻垢劑可在反滲透裝置62中得到利用。當在反滲透裝置62中水垢形成得到抑制時，電去電離作用裝置10中阻垢劑的損失減少了。
進一步的實施例中，在阻垢劑注入反滲透裝置36之前，濃縮室中釋放在管路65中阻垢劑被加滿。參見圖3，第二阻垢劑注入裝置67設于反滲透裝置36進口的上游，以加入有效量的阻垢劑來補充由濃縮室排出流34出來的阻垢劑，或加入補充藥劑。
考慮對圖3中所示的實施例的進一步變換，且不限于所示。例如，在給入電去電離作用裝置10之前，滲透流66可進一步通過附加的反滲透裝置純化，如所述，或通過其它分離工藝的處理，諸如脫除氣體，或其它化學處理，或其組合。
為了增加電去電離作用裝置10中的導電性，即增加電流降低電壓來減少能量消耗，本發(fā)明的另一個實施例將反滲透裝置62的滲透流66的一部分分入電去電離作用裝置10，即將該部分給入了濃縮室18。滲透流66和滯流68含電解質(zhì)，諸如溶解鹽離子。連接液流66或68中的一個均可補償濃縮室供給流44中的電解質(zhì)和水。優(yōu)選地，滯流排出68不要采用這種方式連接，除非滯流排出68相對地不含多價陽離子、高分子量有機化合物及細菌，不然它們就會污染電去電離作用裝置10。因此，如果水供給流64含有此類雜質(zhì)，從滲透流66而不是滯流68來的管路69，可連接到供給流44來補充電去電離作用裝置的濃縮室18中的電解質(zhì)。
如圖4所示的本發(fā)明的進一步的實施例，本發(fā)明的水純化系統(tǒng)由一個多級反滲透系統(tǒng)70與一個電去電離作用裝置10串聯(lián)構(gòu)成。該多級反滲透系統(tǒng)70包括兩個級，分別由第一和第二反滲透系統(tǒng)72和74組成。須純化的水通過供給流76給入第一反滲透裝置70，通過管路77與管路12中濃縮回流溶液的一部分合并，且通過此處的膜處理分成第一滲透流78和第一滯流80。滯流80排入第二反滲透裝置74并經(jīng)膜處理，使第一滯留物流80分成第二滲透流82和第二滯留物流84。第二滲透流82與第一滲透流78合并為供給流42進入電去電離作用裝置10進一步處理。第二滯留物流84或排入排水管88，或作它用，諸如用在冷卻塔中。為了補償電去電離作用裝置10的濃縮室18的給料中的電解質(zhì)，由第二滲透流82通過管路83分流，或由滲透流78、82通過管路85合并的供給流42來的分流可加入濃縮室18的循環(huán)流44。
從管路77濃縮室排放來的阻垢劑可通過第二阻垢劑注射裝置79加滿。
可以理解的是反滲透系統(tǒng)中反滲透級數(shù)不限于兩個，且可以包括多個級，以下均注為“n-級”，每一個級包括一個反滲透裝置，以便于經(jīng)濟有效地純化和回收水。此處，將滯流從第1-(n-1)級連續(xù)地排入緊隨的下游2-n級反滲透以進一步進行處理。第n級的滯留物流排入排水管或用于需要低純度水的其它用途。由n級來的每一股滲透流都合并為供給流42在電去電離作用裝置10中進一步純化。合并于濃縮室的供給流44的每一股滲透流均有一部分分流取出來以增加電去電離作用裝置10的導電性。
如圖5所示的本發(fā)明的另一個實施例，其中反滲透系統(tǒng)88包括一個由多個反滲透裝置串聯(lián)組成的多通道串聯(lián)反滲透系統(tǒng)，通道的數(shù)目相應于反滲透裝置的數(shù)目，每一個反滲透裝置將進一步純化來自其之前的反滲透裝置的滲透流。在圖5中具體說明的實施例中，通道的數(shù)目為2，由兩個反滲透裝置90和100串聯(lián)組成。本實施例中，須純化的水和通過管路103從管路12中的一部分濃縮環(huán)流溶液來的阻垢劑一起給入供給流92而進入反滲透裝置90，并通過此處的膜處理分為第一滲透流94和第一滯留物流96。第一滲透流94排入第二反滲透裝置100進一步純化，而后滯留物流96排入排水管。在第二反滲透裝置100中，第一滲透流94由此處的膜處理分為第二滲透流102和滯留物流104。第二滲透流102作為供給流42給入電去電離作用裝置10進一步純化。滯留物流104或循環(huán)至供給流92，或排入排水管或作為電解質(zhì)使用?？赏ㄟ^第二阻垢劑注射裝置93來補充阻垢劑。
為了對電去電離作用裝置10的濃縮室18的電解質(zhì)進行補償，來自第一滲透流94的分流95或來自第二滲透流102的分流99，可給入濃縮室18的供給流44。由于液流104已經(jīng)在第一反滲透裝置90經(jīng)過純化，故從第二反滲透裝置100出來的滯留物流104可通過管路105來進行電解質(zhì)補償，并且滯留物流104基本不含無需的顆粒、有機物及細菌。還有，優(yōu)選地是從第二滯留物流104中分流，其中鹽濃度最高，因此，更有可能增強電去電離作用裝置10中的導電性。
可以理解的是反滲透系統(tǒng)88中的反滲透通道數(shù)目不限于2，可以包括任意多個通道，每一個通道含一個反滲透裝置及一或多個級。此處，來自通道的滲透流均排入各自相應的下游反滲透裝置以進一步處理。來自最后一個通道的滲透流排入電去電離作用裝置10進一步純化。除了第一通道外，通道的每一個滯留物流或循環(huán)返回第一通道的反滲透裝置的供給流，或排入排水管。除了第一通道的反滲透裝置的滯留物流，來自任一滲透流的分流或來自任一滯留物流的分流都將給入濃縮室18供給流44以增強電去電離作用裝置10的導電性。
本發(fā)明的進一步的實施例，如圖6示，來自任一通道的滯留物流都可排入第二級反滲透裝置進一步純化，制備出進一步的滲透流，其結(jié)合來自同樣通道的滲透流而進入下游反滲透通道或電去電離作用裝置10中進一步純化。本變換組合了圖4和圖5中所示的各工藝，并包括兩個通道，每一個通道含兩個級，每一級具有一個反滲透裝置。因此第一通道包括第一反滲透級110和第二反滲透級120，且第二通道包括第三反滲透級130和第四反滲透級140。須純化的水和管路12中濃縮循環(huán)溶液通過管路115的一部分及補充阻垢劑注射裝置113一起通過供給流112給入第一反滲透裝置110，并通過此處的膜處理分為第一滲透流114及第一滯留物流116。滯留物流116排入第二反滲透級120，經(jīng)此處的膜處理，使第一滯留物流116分為第二滲透流122和第二滯留物流124。第二滲透流122合并第一滲透流114成為供給流132而進入第三反滲透裝置130的第二通道進一步處理。第二滯留物流124排入排水管。供給流132進入第三反滲透裝置130并通過此處的膜處理分為第三滲透流134和第三滯留物流136。滯留物流136排入第四反滲透級140，并經(jīng)此處的膜處理，使第三滯留物流136分為第四滲透流142和第四滯留物流144。第四滲透流142合并第三滲透流134形成供給流42而在電去電離作用裝置10中進一步純化。第四滯留物流144或是通過管路145連接返回供給流112而給入第一反滲透裝置110，或排入排水管。
為了實現(xiàn)電去電離作用裝置10的濃縮室18中的電解質(zhì)補償，來自第一滲透流114、第二滲透流122、第三滲透流134、第四滲透流142或第四滯留物流144中任一的分流，或其組合，均可通過管路123連接到供給流44而給入濃縮室18。最優(yōu)選地，來自第二滲透流122的分流通過管路123給入，此處鹽濃度最高，因而，更有利于增強電去電離作用裝置10的導電性。
可以理解的是，此處反滲透通道及反滲透級的數(shù)目均不限于2，且可包括任意多個通道，以便于經(jīng)濟地純化和回收水。除了第一通道的滯留物流，來自任一滲透流的分流或相關(guān)的反滲透裝置的滯留物流的分流均可給入電去電離作用裝置10來增強其中的導電性。
可以考慮進一步變換圖4、圖5及圖6中所示的實施例，且不限于圖中所示。例如，在將供給流42連接到電去電離作用裝置10的稀釋室32之前，來自反滲透裝置的滲透流可通過分離工藝進一步純化，諸如脫除氣體。另外，優(yōu)選地，電去電離作用裝置10的濃縮室18的循環(huán)回路12中的未用完阻垢劑給入反滲透裝置供給流以抑制反滲透裝置以及任一下游裝置中的水垢形成，如圖3中所示的類似的方式進行。
本發(fā)明具備多項顯著優(yōu)點。所述阻垢劑包括pH控制劑、防污水垢抑制劑、螯合劑及其類似物，由于系統(tǒng)內(nèi)的藥劑通過電去電離作用裝置中的循環(huán)及一個或多個系列反滲透裝置中的循環(huán)，可以高于通常市售產(chǎn)品的濃度用于電去電離作用裝置。電去電離作用裝置的相對小的液流循環(huán)進入反滲透裝置較大液流，適宜的低濃度阻垢劑使反滲透工作更為經(jīng)濟。反滲透的滲透流選擇性地作為對循環(huán)回路的補償進入濃縮室，從而利用了滲透流的鹽度增強了導電性及較低電壓較高電流條件下的電解池效率，因此減少電能需求，無需再向系統(tǒng)中添加鹽及增加費用。
當然，可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下可對所述的本發(fā)明實施例進行變換，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種在用于水去電離作用的電去電離作用裝置中抑制水垢形成的方法，所述電去電離作用裝置的一端設有一陽極室，相對的一端設有一個陰極室，以及在所述陽極室與陰極室之間設有多個交替間隔設置的稀釋室與濃縮室，該方法包括須去電離作用的給水通過稀釋室；從給水中獲得離子的水或水溶液通過濃縮室，并通過陽極室及陰極室；在所述陽極與所述陰極之間施加電壓，從而給水中的離子遷移到濃縮室的水或水溶液中；從陽極室及陰極室中收集并排出水溶液；將濃縮室中的水或水溶液作為濃縮流通過濃縮室并通過陽極室及陰極室進行循環(huán)；以及向通過濃縮室以及通過陽極室陰極室循環(huán)的濃縮流中注入有效量的阻垢劑以抑制濃縮室以及陰極室中的水垢形成。
2．權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，濃縮流中的阻垢劑有效量為1-400ppm。
3．權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，阻垢劑選自硫酸、鹽酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸與磺酸鹽共聚物的衍生物、磷酸型阻垢劑以及六甲基磷酸鈉、EDTA與CDTA復合藥劑、氨基琥珀酸螯合劑、以亞硫酸鈉為代表的非氧化殺生物藥劑以及其組合。
4．一種在反滲透裝置中用于水純化和去電離作用以抑制水垢形成的方法，所述反滲透裝置包括一個或多個串聯(lián)的級，在電去電離作用裝置中，須純化及去電離作用的水通過反滲透裝置制備一個滲透流和一個滯留物排出流，并且所述電去電離作用裝置的一端設有一陽極室，相對的一端設有一個陰極室，以及在所述陽極室與陰極室之間設有多個交替間隔設置的稀釋室與濃縮室，該方法包括須純化和去電離作用的給水通過反滲透裝置；透過反滲透裝置的滲透流通過去電離作用裝置的稀釋室；從給水中獲得離子的水或水溶液通過濃縮室，并通過陽極室及陰極室；在所述陽極與所述陰極之間施加電壓，從而給水中的離子遷移到濃縮室的水或水溶液中；從陽極室及陰極室中收集并排出水溶液；將濃縮室中的水或水溶液作為濃縮流通過濃縮室并通過陽極室及陰極室進行循環(huán)；向通過濃縮室以及通過陽極室陰極室的循環(huán)濃縮流中注入有效量的阻垢劑以抑制濃縮室以及陰極室中的水垢形成；分流一部分含阻垢劑的濃縮流；所述含一定量阻垢劑的那部分濃縮流分流與給水合并后通過反滲透裝置，調(diào)整進入反滲透裝置中的水中的阻垢劑含量，提供有效量的阻垢劑以抑制反滲透裝置中形成水垢，且使?jié)B透流通過去電離作用裝置的稀釋室。
5．權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，進入反滲透裝置中的水中的阻垢劑量調(diào)整為1-75ppm以有效抑制水垢形成。
6．權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于，至少一個或多個級的一部分滲透流加入濃縮流，通過濃縮室并通過陽極室和陰極室，向其中加入電解質(zhì)，而增強導電性。
7．權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，所述給水經(jīng)由反滲透裝置進入多個通道，每一個通道包括一個或多個級，其中至少一個級或一個通道的滲透流與濃縮流合并進入濃縮室并通過陽極室和陰極室，向其中加入電解質(zhì)，而增強導電性。
8．權(quán)利要求7中所述的方法，其特征在于，除了第一反滲透通道，至少一個級的滯留物與濃縮流合并進入濃縮室并通過陽極室和陰極室，向其中加入電解質(zhì)而增強導電性。
9．權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于，阻垢劑選自硫酸、鹽酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸與磺酸鹽共聚物的衍生物、磷酸型阻垢劑、六甲基磷酸鈉、EDTA與CDTA復合藥劑、氨基琥珀酸螯合劑、以亞硫酸鈉為代表的非氧化殺菌劑以及其組合。
10．權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，阻垢劑為約500-0.5ppm的硫酸或約365-0.4ppm的鹽酸。
11．權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，阻垢劑為約5-200ppm的六甲基磷酸鈉。
12．權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，阻垢劑為約25-100ppm的六甲基磷酸鈉。
全文摘要
一種水處理用的電去電離作用系統(tǒng)(10)或反滲透/電去電離作用組合系統(tǒng)(62,10)中的抑制水垢形成的方法及設備,更特別地,用于增加對進入電去電離作用裝置(10)中的給水硬度的耐受性,以抑制給水所含的陽離子沉淀,并且增加電去電離作用裝置的效率。須純化的水通過電去電離作用裝置(10),其中循環(huán)通過濃縮室(18)及陽極室和陰極室(20,22)的濃縮流(12)中含有有效量的阻垢劑以抑制水垢沉淀。優(yōu)選地,與電去電離作用裝置(10)形成系列的一個或多個初級反滲透裝置(62,72,74,90,100,110,120,130,140)接受濃縮流(12,44)中的一部分阻垢劑。給入反滲透裝置(62)中的水中的阻垢劑可以補充和調(diào)整?？赏ㄟ^反滲透的產(chǎn)品向電去電離作用裝置的濃縮流(44)提供電解質(zhì)。
文檔編號C02F1/46GK1311709SQ99809282
公開日2001年9月5日 申請日期1999年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月3日
發(fā)明者戴維·弗洛里安·泰西耶, 湯姆·科瑟, 史蒂夫·西韋恩斯, 馬克·菲利普·許納爾格德, 羅伯特·格萊格 申請人:E-Cell公司