CN106115990A - 超纯水制备***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超纯水制备***，该***包括：预处理装置，用于对进水进行预处理；MCDI装置，用于将预处理后的水进行去离子处理；自动化控制装置，用于对MCDI装置的出水电导率进行检测，以及控制MCDI装置；反渗透装置，用于对自动化控制装置的出水进行反渗透处理；消毒装置，用于对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。本发明还公开了一种超纯水制备方法。本发明的反渗透膜使用寿命长，降低了制备成本。

Description

超纯水制备***及方法
技术领域
本发明涉及超纯水制备技术领域，尤其涉及一种超纯水制备***及方法。
背景技术
随着科技发展，目前多个行业如电子、制药、食品、化工等，均对超纯水的需求量逐渐增大，并且对水质要求更加严格。目前，行业内大多采取活性炭吸附预处理、反渗透(reverse osmosis，RO)装置、连续电除盐(Electrodeionization，EDI)装置、消毒处理等流程。反渗透装置可以出去水中大部分离子，其脱盐率一般为98％-99％，但在此工艺中，反渗透膜使用周期短，当RO膜污染时，设备需要停止清洗RO膜，不能连续运行。
膜电容去离子技术(Membrane Capacitive Deionization，MCDI)是一种环境友好的新兴除盐技术，其工作原理是在电场的作用下，溶液中的正负离子向带相反电荷的电极迁移，并穿过阴阳离子交换膜，吸附在电极材料上；当外加电场反向时，被吸附的离子则会重新释放到溶液中，从而达到电极再生的目的。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种超纯水制备***及方法，反渗透膜使用寿命长，降低了制备成本。
技术方案：本发明所述的超纯水制备***包括：
预处理装置，用于对进水进行预处理；
MCDI装置，用于将预处理后的水进行去离子处理；
自动化控制装置，用于对MCDI装置的出水电导率进行检测，以及控制MCDI装置；
反渗透装置，用于对自动化控制装置的出水进行反渗透处理；
消毒装置，用于对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。
进一步的，所述MCDI装置包括若干MCDI单元，每个MCDI单元包括石墨纸、阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜，其中，石墨纸有两层，阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜依次排列，并位于两层石墨纸之间。
进一步的，所述阳极和阴极的电极为多孔碳材料。
进一步的，所述MCDI装置包括两个MCDI单元。
进一步的，所述预处理装置具体用于对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气处理。
本发明所述的超纯水制备方法包括：
采用预处理装置对对进水进行预处理；
采用MCDI装置将预处理后的水进行去离子处理；其中，MCDI装置包括有两个MCDI单元；
采用自动化控制装置对去离子处理后的水的电导率进行检测；当检测的电导率达到预设阈值时，将其中一个MCDI单元的电极反接，另一MCDI单元正常工作；当检测的电导率小于预设阈值时，进行出水；
采用反渗透装置对自动化控制装置的出水进行反渗透处理；
采用消毒装置对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。
进一步的，所述MCDI单元包括石墨纸、阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜，其中，石墨纸有两层，阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜依次排列，并位于两层石墨纸之间。
进一步的，所述阳极和阴极的电极为多孔碳材料。
进一步的，所述采用预处理装置对对进水进行预处理，具体包括：
采用预处理装置对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气处理。
进一步的，所述预设阈值为30us/cm。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、可以以自来水作为进水进水，可将进水的电导率迅速降低至1μs/cm以下。
2、加入了低能耗、环境友好的MCDI***，可以使得RO***进水降低至10-30μs/cm，大大减轻了RO膜的运行负荷，延长了RO膜的使用寿命，降低了制水成本。
3、通过自动化模块控制两个MCDI单元，可连续处理进水，解决了MCDI装置中电极吸附饱和后需反接再生，不能连续处理的缺点。
附图说明
图1是本发明的超纯水制备***的一个实施例的***框图；
图2是本发明的MCDI单元的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例所述的超纯水制备***包括预处理装置1、MCDI装置2、自动化控制装置3、反渗透装置4和消毒装置5。其中，预处理装置1用于对进水进行预处理，具体包括对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气等处理，经过预处理后，导电率约为420-430us/cm。MCDI装置2用于将预处理后的水进行去离子处理，可以迅速将水体的导电率由降低至20-30us/cm，大大降低了后续RO膜的运行负荷，之后进入自动化控制装置3。自动化控制装置3用于对MCDI装置2的出水电导率进行检测，以及控制MCDI装置2，当电导率小于30us/cm时，直接进入反渗透装置4中。反渗透装置4用于对自动化控制装置3的出水进行反渗透处理，此时可将水中的电导率降低至1.0us/cm以下，最后进入消毒装置5，进行消毒处理，得到超纯水。
其中，MCDI装置2包括两个MCDI单元20，如图2所示，每个MCDI单元20包括石墨纸201、阳极202、阴离子交换膜203、隔网204、阴极205和阳离子交换膜206，其中，石墨纸201有两层，阳极202、阴离子交换膜203、隔网204、阴极205和阳离子交换膜206依次排列，并位于两层石墨纸201之间。其中，阳极和阴极的电极为多孔碳材料，例如，碳纳米管、石墨烯、炭气凝胶、活性炭等材料。
实施例2
本实施例的超纯水制备方法与实施例1的超纯水制备***对应，具体包括以下步骤：
S1、采用预处理装置对对进水进行预处理。
预处理具体包括对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气等处理。经过预处理后，导电率约为420-430us/cm。
S2、采用MCDI装置将预处理后的水进行去离子处理。
其中，MCDI装置包括有两个MCDI单元。每个MCDI单元的构造与实施例1相同，不再赘述。MCDI装置可以迅速将水体的导电率由降低至20-30us/cm，大大降低了后续RO膜的运行负荷，之后进入自动化控制装置3。
S3、采用自动化控制装置对去离子处理后的水的电导率进行检测；当检测的电导率达到预设阈值时，将其中一个MCDI单元的电极反接，另一MCDI单元正常工作；当检测的电导率小于预设阈值时，进行出水。
其中，预设阈值为30us/cm。
S4、采用反渗透装置对自动化控制装置的出水进行反渗透处理。
反渗透装置可将水中的电导率降低至1.0us/cm以下。
S5、采用消毒装置对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。

Claims (10)

1.一种超纯水制备***，其特征在于该***包括：
预处理装置，用于对进水进行预处理；
MCDI装置，用于将预处理后的水进行去离子处理；
自动化控制装置，用于对MCDI装置的出水电导率进行检测，以及控制MCDI装置；
反渗透装置，用于对自动化控制装置的出水进行反渗透处理；
消毒装置，用于对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。
2.根据权利要求1所述的超纯水制备***，其特征在于：所述MCDI装置包括若干MCDI单元，每个MCDI单元包括石墨纸、阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜，其中，石墨纸有两层，阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜依次排列，并位于两层石墨纸之间。
3.根据权利要求2所述的超纯水制备***，其特征在于：所述阳极和阴极的电极为多孔碳材料。
4.根据权利要求2所述的超纯水制备***，其特征在于：所述MCDI装置包括两个MCDI单元。
5.根据权利要求1所述的超纯水制备***，其特征在于：所述预处理装置具体用于对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气处理。
6.一种超纯水制备方法，其特征在于该方法包括：
采用预处理装置对对进水进行预处理；
采用MCDI装置将预处理后的水进行去离子处理；其中，MCDI装置包括有两个MCDI单元；
采用自动化控制装置对去离子处理后的水的电导率进行检测；当检测的电导率达到预设阈值时，将其中一个MCDI单元的电极反接，另一MCDI单元正常工作；当检测的电导率小于预设阈值时，进行出水；
采用反渗透装置对自动化控制装置的出水进行反渗透处理；
采用消毒装置对反渗透装置的出水进行消毒处理，得到超纯水。
7.根据权6所述的超纯水制备方法，其特征在于：所述MCDI单元包括石墨纸、阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜，其中，石墨纸有两层，阳极、阴离子交换膜、隔网、阴极和阳离子交换膜依次排列，并位于两层石墨纸之间。
8.根据权6所述的超纯水制备方法，其特征在于：所述阳极和阴极的电极为多孔碳材料。
9.根据权6所述的超纯水制备方法，其特征在于：所述采用预处理装置对对进水进行预处理，具体包括：
采用预处理装置对进水进行砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤和脱气处理。
10.根据权6所述的超纯水制备方法，其特征在于：所述预设阈值为30us/cm。
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