TW201306926A - 脫鹽系統及方法 - Google Patents

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Wei Cai
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Abstract

一種脫鹽系統包含第一電分離裝置，其經組態以接收用於脫鹽之第一物流及攜帶來自該第一物流之離子離開之第二物流。其中該第一物流之pH大於約7且該第二物流之pH小於約7。本發明進一步顯示脫鹽系統及脫鹽方法。

Description

脫鹽系統及方法
一般而言，本發明係關於用於水回收之脫鹽系統及方法。更特定而言，本發明係關於使用電分離或電化學分離(E-分離)裝置用於二氧化矽去除及水回收之脫鹽系統及方法。
在工業製程中，產生大量廢水，例如水性鹽水溶液。通常，該廢水不適於在生活或工業應用中直接消耗。鑒於有限之合格水源，期望自廢水回收合格水。
業內已試圖自含有二氧化矽之廢水或其他水源去除二氧化矽。例如，將包括二氧化矽之物流引入至脫鹽裝置(例如逆滲透裝置)中，同時增加該等物流之pH用於二氧化矽去除，此乃因物流之pH愈高，二氧化矽之電離愈高。然而，在當前應用中，該等製程具有複雜且嚴格之預處理需求及低效率，從而增加處理成本，且其有時使微溶鹽(例如硫酸鈣或碳酸鈣)於脫鹽裝置內結垢或沈澱，此對於二氧化矽去除及脫鹽裝置係不利的。
因此，業內需要用於二氧化矽去除之新的且經改良脫鹽系統及方法。
根據本發明之一實施例提供一種脫鹽系統。該脫鹽系統包含第一電分離裝置，其經組態以接收用於脫鹽之第一物流及攜帶來自該第一物流之離子離開之第二物流。其中第 一物流之pH大於約7且第二物流之pH小於約7。
根據本發明之另一實施例提供一種脫鹽系統。該脫鹽系統包含第一電分離裝置及預處理裝置。該第一電分離裝置經組態以接收用於脫鹽之第一物流及攜帶來自該第一物流之離子離開之第二物流。該預處理裝置經組態以將第一物流及第二物流提供至第一電分離裝置中。其中第一物流之pH大於約7且第二物流之pH小於約7。
本發明之實施例進一步提供一種脫鹽方法。該脫鹽方法包含使第一物流穿過第一電分離裝置用於脫鹽、使第二物流穿過第一電分離裝置以攜帶來自該第一物流之離子離開，且其中將第一物流之pH調節至大於約7並將第二物流之pH調節至小於約7。
自結合附圖提供之對本發明較佳實施例之以下詳細說明，可更好地理解該等及其他優勢及特徵。
下文將參照附圖闡述本發明之較佳實施例。在以下說明中，為避免在不必要之細節上模糊本發明，不詳細闡述熟知功能或構造。
圖1係根據本發明之一實施例之脫鹽系統10之示意圖。對於所圖解說明之實例，脫鹽系統10包含電分離(E-分離)裝置11及與E-分離裝置11流體連通之濃縮裝置12。圖1-5中之相同編號可指示類似元件。
在本發明之實施例中，E-分離裝置11經組態以接收來自第一液體源(未顯示)之具有鹽或其他雜質之第一物流(輸入 物流)13(如圖1中所顯示)用於脫鹽。在非限制性實例中，該等鹽可包括帶電離子，例如鎂(Mg2+)、鈣(Ca2+)、二氧化矽、鈉(Na+)、氯(Cl-)及/或其他離子。因此，輸出物流(產物物流)14(其可係自E-分離裝置11出來之稀液體)與物流13相比可具有較低濃度之帶電物質。在一些實例中，輸出物流14可循環至E-分離裝置11中或發送至其他E-分離裝置中用於進一步脫鹽。
濃縮裝置12經組態以提供液體15，液體15在第一物流13脫鹽期間或之後循環至E-分離裝置11中，以便攜帶自輸入物流13去除之帶電物質(陰離子及陽離子)離開E-分離裝置11。因此，流出物流(濃縮物流)16相比於自濃縮裝置12輸入E-分離裝置11中之第二物流17具有較高濃度之帶電物質。隨著繼續循環液體15，鹽或其他雜質之濃度不斷增加，直至液體15飽和或過飽和。因此，飽和或過飽和程度可達到開始沈澱之點。在一些實例中，至少一部分濃縮液體15可自通路120自濃縮設備12排出。可引入流體170以補充第二物流17。在非限制性實例中，流體40可具有與第一物流13類似之水源。
在某些應用中，初始(第一)物流13及初始(第二)物流17可或可不包含相同鹽或雜質，且可或可不具有相同濃度之鹽或雜質。在其他實例中，初始(第二)物流17中鹽或雜質之濃度可或可不飽和或過飽和。
二氧化矽可在最初第一物流13中稀疏或部分地電離。通常，增加第一物流13之pH可改良第一物流13中二氧化矽之 電離，在非限制性實例中，因此至少一部分二氧化矽可經電離以在電離後呈SiO3 2-或其他帶電物質之形式。然而，在一些應用中，增加高pH之第一物流13可使得OH-離子自第一物流13遷移至第二物流17中，並使得第二物流17中之稀疏電離離子以氫氧化鎂或碳酸鈣之形式於E-分離裝置11內結垢或沈澱。
因此，如圖1中所圖解說明，脫鹽系統10進一步包含第一及第二pH調節元件18、19以調節第一物流13及第二物流17之pH，以便增加第一物流13中矽酸鹽離子之電離量，並避免在處理進入E-分離裝置11中之第一物流13期間在第二物流17中結垢。
第一及第二pH調節元件18、19可經組態以分別增加第一物流13之pH及降低第二物流17之pH。在非限制性實例中，第一pH調節元件18可將第一物流13之pH調節至大於約7，例如，在約8至約11之範圍內。第二pH調節元件19可將第二物流17之pH調節至小於約7，調節後其小於第一物流13之pH。在其他實例中，可將第一物流13之pH調節至在約9.5至約10.5之範圍內。可將第二物流17之pH調節至小於約5或約3。
對於一些配置，第一及第二pH調節元件18、19可包含pH調節添加劑源(未顯示)，以將添加劑引入至第一及第二物流13、17中來調節其pH。在非限制性實例中，第一及第二pH調節元件18、19可分別將鹼性添加劑及酸性添加劑引入至第一及第二物流中。鹼性添加劑之非限制性實例包括 氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化銨。酸性添加劑之非限制性實例包括鹽酸及硫酸。
因此，在將鹼性及酸性添加劑自第一及第二pH調節元件18、19引入至第一及第二物流13、17中之情況下，在通過E-分離裝置11之後，可去除第一物流13中至少一部分包括二氧化矽之帶電物質且可避免及/或減輕結垢。
應注意，圖1中之配置僅為圖解說明性。在一些應用中，可不採用濃縮裝置12且可自第二流體源(未顯示)提供第二物流17。儘管第一及第二pH調節元件18、19係分開提供，但二者可整合在一起。在某些應用中，鹼性添加劑及酸性添加劑可分別自動或手動引入至第一及第二物流13及17中。在其他實例中，可不採用第一及第二pH調節元件18、19且可預調節第一及第二物流13、17之pH。
對於本發明之配置，E-分離裝置11可包含超級電容器脫鹽(SCD)裝置20，如圖2中所圖解說明。術語「SCD裝置」通常可指示超級電容器，其用於使海水脫鹽或使其他半咸水去電離，以將鹽或其他經電離雜質之量降低至可用於生活及工業用途之允許位準。為便於圖解說明，一些元件未繪示出。
在某些應用中，超級電容器脫鹽裝置可包含一或多個超級電容器脫鹽單元(未顯示)。在非限制性實例中，每一超級電容器脫鹽單元可至少包含電極對、間隔件及附接至各別電極之集電器對。當採用一個以上堆疊在一起之超級電容器脫鹽單元時，可將複數個絕緣隔離件安置於每對毗鄰 SCD單元之間。
在本發明之實施例中，集電器可分別連接至電源(未顯示)之正端子及負端子。由於電極與各別集電器接觸，故該等電極可分別充當陽極及陰極。
對於圖2中之所圖解說明配置，在超級電容器脫鹽裝置20之充電狀態期間，來自電源之正電荷及負電荷分別累積於陽極及陰極之表面上。第一(輸入)物流13在調節其pH後穿過閥21並進入SCD裝置20中用於脫鹽。在此狀態下，第二物流17至SCD裝置20之流動路徑係由閥21封閉。正電荷及負電荷吸引經電離第一物流13中之包括經電離二氧化矽(例如，SiO3 2-)之帶電物質，並使其吸附於各別電極之表面上。由於電荷累積於陽極及陰極上，故稀物流(產物物流)14自SCD裝置20流出並穿過閥22以供使用，且與第一物流13相比具有較低濃度之帶電物質(例如，經電離二氧化矽)。在某些實例中，稀流出物流可藉由經進給穿過另一SCD脫鹽裝置來再次經受去電離。
然後，在放電狀態下，所吸附之陰離子及陽離子分別自陽極及陰極之表面解離。第二物流17在pH調節後穿過閥21進入SCD裝置20中，以自其攜帶走包括經電離二氧化矽之離子(陰離子及陽離子)。流出物流16自SCD裝置20流出並穿過閥22，且如相比於第二物流17具有較高濃度之鹽或其他雜質。在此狀態下，輸入物流13進入SCD裝置20中之流動路徑係封閉於閥21中。
另外，當使第二物流17循環以穿過呈放電狀態之SCD裝 置20時，液體15(圖1中所顯示)中鹽或其他雜質之濃度增加，從而使得在一些應用中，經電離二氧化矽可與其他微溶鹽於濃縮裝置12(圖1中所顯示)中共沈澱。在SCD裝置20放電竭盡後，然後將SCD裝置20置於充電狀態下一段時間用於為後續放電作準備。即，使SCD裝置20交替充電及放電，以便將電離物質(包括經電離二氧化矽)自第一物流13分別轉移至第二物流17中。
因此，由於第一及第二物流13、17之pH調節，第一物流中之二氧化矽經電離且可自第一物流13去除，而不會使其他陽離子(例如鎂及鈣)沈澱而導致結垢或沈澱及損壞SCD裝置20。
在其他非限制性實例中，類似於堆疊在一起之SCD單元，超級電容器脫鹽裝置11可包含電極對、附接至各別電極之集電器對、一或多個安置於該電極對之間之雙極電極(未顯示)及複數個安置於毗鄰電極對中每一者之間之間隔件，該等間隔件用於在充電狀態下處理第一物流13且在放電狀態下處理第二物流17。每一雙極電極具有正側及負側，由離子不可滲透層隔開。
在一些實施例中，集電器可經組態呈板、網狀物、箔或片形式且係自金屬或金屬合金形成。例如，金屬可包括鈦、鉑、銥或銠。例如，金屬合金可包括不銹鋼。在其他實施例中，集電器可包含石墨或塑膠材料，例如聚烯烴，其可包括聚乙烯。在某些應用中，塑膠集電器可與傳導碳黑或金屬粒子混合以達成某一傳導性程度。
電極及/或雙極電極可包括導電材料(其可或可不導熱)，並可具有尺寸較小且表面積較大之粒子。在一些實例中，導電材料可包括一或多種碳材料。碳材料之非限制性實例包括活性碳粒子、多孔碳粒子、碳纖維、碳氣凝膠、多孔中間相碳微粒或其組合。在其他實例中，導電材料可包括傳導複合物，例如錳或鐵或二者之氧化物或鈦、鋯、釩、鎢或其組合之碳化物。
另外，間隔件可包含任何離子可滲透、不導電材料，包括膜及多孔及無孔材料，以隔開電極對。在非限制性實例中，間隔件可具有或本身可係在電極對之間形成供處理液體穿過之流動通道的空間。
在某些實例中，電極、集電器及/或雙極電極可呈板之形式，該等板彼此平行安置以形成經堆疊結構。在其他實例中，電極、集電器及/或雙極電極可具有不同形狀，例如片、塊或圓柱體。此外，電極、集電器及/或雙極電極可以不同組態進行配置。例如，電極、集電器及/或雙極電極可與其間螺旋且連續空間同心安置。對超級電容器脫鹽裝置之其他說明可參見美國專利申請公開案20080185346，其以引用的方式全文併入本文中。
如圖3中所圖解說明，對於某些配置，E-分離裝置11可包含倒極式電透析(EDR)裝置30。另一選擇為，在一些應用中，E-分離裝置11亦可包含電透析(ED)裝置。由於電透析(ED)裝置可具有與倒極式電透析裝置之組態類似之組態，故為便於圖解說明，未圖解說明電透析裝置且以倒極 式電透析(EDR)裝置為例。
術語「EDR」意指使用陰離子交換膜及陽離子交換膜自水及其他流體去除離子或帶電物質之電化學分離製程。類似地，為便於圖解說明，一些元件亦未繪示出。
在一些非限制性實例中，EDR裝置30包含經組態以分別充當陽極及陰極之電極對。將複數個交替的陰離子-及陽離子可滲透膜安置於陽極與陰極之間，以在其間形成複數個交替的稀釋通道及濃縮通道。陰離子可滲透膜經組態以可通過陰離子。陽離子可滲透膜經組態以可通過陽離子。另外，EDR裝置30包括複數個安置於每對膜之間及電極與毗鄰膜之間之間隔件。
在一些應用中，電極可包括導電材料(其可或可不導熱)，並可具有尺寸較小且表面積較大之粒子。間隔件可包含任何離子可滲透、不導電材料，包括膜及多孔及無孔材料。在非限制性實例中，陰離子交換膜可包含包括四級胺基團之聚合材料。陽離子交換膜可包含包括磺酸基團及/或羧酸基團之聚合材料。
因此，在操作期間，首先，將第一物流13之pH調節至大於7，以促進二氧化矽在第一物流13中電離。將第二物流17之pH調節至小於7，以避免來自第二物流17之其他離子於EDR裝置30內結垢或積垢。然後，當EDR裝置30處於正常極性狀態下時，在將電流施加至EDR裝置30的同時，諸如物流13及17等液體沿第一輸入管道(如藉由實線33及34所指示)穿過第一閥31及32，分別進入各別交替的稀釋通 道及濃縮通道。在某些應用中，物流13、17可或可不同時引入至EDR裝置30中。基於不同的應用，物流13、17之pH調節之順序可有所不同。物流13、17之pH調節可在將各別物流引入至EDR裝置30中之後或之前實施。
在稀釋通道中，第一物流13經電離。第一物流13中之陽離子穿過陽離子交換膜向陰極遷移，進入毗鄰通道。陰離子穿過陰離子交換膜向陽極遷移，進入其他毗鄰通道。在位於稀釋通道之每一側上之毗鄰通道(濃縮通道)中，即使電場對離子施加朝向各別電極之力(例如，將陰離子拉動朝向陽極)，陽離子不能遷移穿過陰離子交換膜，且陰離子不能遷移穿過陽離子交換膜。因此，陰離子及陽離子保留在濃縮通道中並在濃縮通道中濃縮。
因此，第二物流17穿過濃縮通道，以攜帶遷移自稀釋通道之經濃縮陰離子及陽離子離開EDR裝置30，從而使得稀物流(產物物流)14及流出物流16穿過第二閥35及36並進入各別第一輸出管道(如藉由實線37及38所指示)。對於一些配置，稀物流(產物物流)14及流出物流16與第一及第二物流13、17相比可分別具有較低及較高濃度之帶電物質(例如經電離二氧化矽)。在某些應用中，在使液體15(圖1中所顯示)於EDR裝置30中循環之情況下，經電離二氧化矽及其他陽離子可於濃縮裝置12中共沈澱。
在一些實例中，可顛倒EDR裝置30之電極之極性，以便降低DR裝置中陰離子及陽離子之積垢趨勢。因此，在經顛倒極性狀態下，正常極性狀態下之稀釋通道可充當接收 第二物流17之濃縮通道，且正常極性狀態下之濃縮通道可起到接收第一物流13之稀釋通道之作用。
因此，在操作期間，物流13及17可沿各別第二輸入管道(如藉由虛線39及40所指示)進入EDR裝置30。稀物流14及流出物流16可沿各別第二輸出管道(如藉由虛線41及42所指示)流動。因此，輸入物流可交替進入各別管道中以使結垢趨勢最小化。
對於本發明之配置，應注意，E-分離裝置11不限於用於處理液體(例如，用於自液體物流去除二氧化矽)之任一特定超級電容器脫鹽(SCD)裝置、任一特定電透析(ED)裝置或任一特定倒極式電透析(EDR)裝置。另外，亦可採用一個以上第一pH調節元件18及一個以上第二pH調節元件19。
在某些應用中，為避免及/或減輕脫鹽系統中陰離子及陽離子(例如強電離離子)之結垢趨勢(此可由採用第一pH調節元件18造成)，可安置預處理裝置(例如，E-分離裝置或軟化裝置(此為熟習此項技術者已知，且為便於圖解說明而未圖解說明))，以去除至少一部分強電離離子(例如鈣及鎂)，然後調節第一及第二物流13、17之pH並引入至E-分離裝置11中。此外，每一E-分離裝置可包含一或多個單元。
為便於圖解說明，如圖4中所圖解說明，預處理裝置包含第二EDR裝置25且以一個以上EDR裝置為例。圖4圖解說明根據本發明之另一實施例之脫鹽系統10的示意圖。如 圖4中所繪示，該配置類似於圖3中所圖解說明之配置。圖3-4中之兩個配置之不同在於，在圖4中，採用第一及第二EDR裝置11、25且將第一及第二pH調節元件18、19安置於兩個EDR裝置11、25之間。對於一些配置，第二EDR裝置25可具有與第一EDR裝置11類似之組態。在其他實施例中，可將第二pH調節元件19安置於第二EDR裝置25前面或第一EDR裝置11後面。
因此，在操作期間，將來自液體源(未顯示)之第一流體23及來自濃縮裝置12之第二流體24引入至第二EDR裝置25中，以便首先去除離子(例如強電離離子)。自第二EDR裝置25輸出第一及第二物流13、17且然後引入至第一EDR裝置11中用於處理。
對於圖4中所圖解說明之實施例，由於經由第二EDR裝置25去除離子，第一物流13與第一流體23相比可具有較低濃度之帶電物質。第二物流17與第二流體24相比可具有較高濃度之帶電物質。由於未調節第一及第二流體23、24之pH且二氧化矽仍稀疏經電離，故第一流體23中至少大部分二氧化矽仍保留在第一物流13中，用於經由第一EDR裝置11及第一及第二pH調節元件18、19之協作去除，如圖3中所繪示。
因此，由於採用第二EDR裝置25，在未對第一及第二流體23、24採用pH調節之情況下去除至少一部分其他離子(例如強電離物質)，從而使得在pH調節後將第一及第二物流13、17引入至第一EDR裝置11中用於處理時，積垢或結 垢趨勢得以避免或減輕，以致增加第一EDR裝置11之循環操作時間。
應注意，圖4中之配置僅為圖解說明性。儘管圖解說明一濃縮裝置12與兩個EDR裝置協作，但每一EDR裝置可提供有單獨濃縮裝置。類似地，對於圖2中之配置，亦可採用一個以上SCD裝置。在某些應用中，可採用一個以上預處理裝置。脫鹽系統10可包含一或多個SCD裝置及一或多個EDR裝置，以協作去除包括(但不限於)二氧化矽之帶電離子。
圖5圖解說明根據本發明之又一實施例之脫鹽系統10的示意圖。圖5中之配置類似於圖4中之配置。圖4-5中之兩個配置之不同在於，在圖5中，不直接將來自第二EDR裝置25之稀流體26引入至第一EDR裝置11中，且將來自液體源(未顯示)之第一物流13引入至第一EDR裝置中至少用於於其中去除二氧化矽。
在所圖解說明之實例中，第一物流13及稀流體26或第一流體23可或可不包含相同鹽或雜質，且可或可不具有相同濃度之鹽或雜質。因此，在某些應用中，基於不同應用可在脫鹽系統10中處理一種以上液體，以增加系統撓性。
圖6圖解說明實驗圖，其係圖解說明根據本發明之一實施例之實驗性脫鹽系統10之二氧化矽去除效率的圖表。為便於圖解說明，以圖5中之配置為例。
表1闡釋此實例中之實驗條件。如表1中所示，在此實例中，實驗條件包括總溶解固體(TDS)、二氧化矽含量及第 一流體23之pH分別係約3000 ppm、66 ppm及5。TDS、二氧化矽含量及第一物流13之pH分別係約300 ppm、在約70 ppm至約80 ppm之範圍內及在pH調節後約11。第一流體23、第一物流13及流體15之流速為約0.1公升/min/單元。第一及第二EDR裝置11、25上之電壓分別係約11 V及13.5 V。將濃縮裝置12中流體15(圖1中所顯示)之pH控制為約2.5。
如圖6中所圖解說明，在連續處理約7天期間，對於圖5中之所圖解說明配置，二氧化矽去除效率係在約25%至約30%之範圍內且相對穩定，此指示可有效去除第一物流13中之二氧化矽且可緩解第二物流17中之結垢。
在本發明之實施例中，脫鹽系統可採用一或多個pH調節元件，及一或多個SCD裝置、一或多個EDR裝置及一或多個ED裝置中之一或多者，以有效且穩定去除液體中之二氧化矽。與用於二氧化矽去除之習用系統相比，在操作期間，本發明之實施例中之脫鹽系統可避免及/或減輕結垢或積垢問題，且具有相對較長服務時間。另外，由於不同元件協作，脫鹽系統之靈活性可得以改良。
儘管已以典型實施例闡釋並闡述本發明，但其並不意欲 限於所顯示細節，此乃因在不以任何方式偏離本發明精神之情況下可進行各種修改及替代。因此，熟習此項技術者僅使用常規實驗即可瞭解本文所揭示之本發明之其他修改及等效物，且據信，所有該等修改及等效物均屬於本發明由以下申請專利範圍所界定之精神及範圍。
10‧‧‧脫鹽系統
11‧‧‧電分離裝置/超級電容器脫鹽裝置/第一倒極式電透析裝置
12‧‧‧濃縮裝置
13‧‧‧第一物流/輸入物流/初始物流
14‧‧‧輸出物流/產物物流/稀物流
15‧‧‧濃縮液體/流體
16‧‧‧流出物流/濃縮物流
17‧‧‧第二物流/初始物流
18‧‧‧第一pH調節元件
19‧‧‧第二pH調節元件
20‧‧‧超級電容器脫鹽裝置
21‧‧‧閥
22‧‧‧閥
23‧‧‧第一流體
24‧‧‧第二流體
25‧‧‧第二倒極式電透析裝置
26‧‧‧稀流體
30‧‧‧倒極式電透析裝置
31‧‧‧第一閥
32‧‧‧第一閥
35‧‧‧第二閥
36‧‧‧第二閥
120‧‧‧通路
170‧‧‧流體
圖1係根據本發明之一實施例之脫鹽系統之示意圖；圖2係根據本發明之一實施例包括超級電容器脫鹽(SCD)裝置之脫鹽系統的示意圖；圖3係根據本發明之一實施例包括倒極式電透析(EDR)裝置之脫鹽系統的示意圖；圖4係根據本發明之另一實施例之脫鹽系統之示意圖；圖5係根據本發明之又一實施例之脫鹽系統之示意圖；且圖6係圖解說明根據本發明之一實施例之脫鹽系統之二氧化矽去除效率的實驗圖。
10‧‧‧脫鹽系統
11‧‧‧電分離裝置/超級電容器脫鹽裝置/第一倒極式電透析裝置
12‧‧‧濃縮裝置
13‧‧‧第一物流/輸入物流/初始物流
14‧‧‧輸出物流/產物物流/稀物流
15‧‧‧濃縮液體/流體
16‧‧‧流出物流/濃縮物流
17‧‧‧第二物流/初始物流
18‧‧‧第一pH調節元件
19‧‧‧第二pH調節元件
120‧‧‧通路
170‧‧‧流體

Claims (23)

  1. 一種脫鹽系統，其包含：第一電分離裝置，其經組態以接收用於脫鹽之第一物流及攜帶來自該第一物流之離子離開之第二物流；且其中該第一物流之pH大於約7且該第二物流之pH小於約7。
  2. 如請求項1之脫鹽系統，其中該第一電分離裝置包含超級電容器脫鹽裝置、電透析裝置及倒極式電透析裝置中之一或多者。
  3. 如請求項2之脫鹽系統，其中該超級電容器脫鹽裝置在充電狀態期間接收該第一物流且在放電狀態期間接收該第二物流。
  4. 如請求項2之脫鹽系統，其中該電透析裝置及該倒極式電透析裝置同時接收該第一物流及該第二物流。
  5. 如請求項1之脫鹽系統，其進一步包含濃縮裝置，該濃縮裝置經組態以將該第二物流提供至該第一電分離裝置中。
  6. 如請求項1之脫鹽系統，其進一步包含一或多個pH調節元件，該一或多個pH調節元件經組態以調節該等第一及第二物流之pH。
  7. 如請求項6之脫鹽系統，其進一步包含與該第一電分離裝置流體連通之預處理裝置，且其中該一或多個pH調節元件係安置於該第一電分離裝置與該預處理裝置之間。
  8. 如請求項6之脫鹽系統，其中該第一物流之pH係在約9.5 至約11之範圍內，且該第二物流之pH小於5。
  9. 如請求項1之脫鹽系統，其中該第一物流包含二氧化矽且藉由該第一電分離裝置去除該第一物流中之至少一部分二氧化矽。
  10. 一種脫鹽系統，其包含：第一電分離裝置，其經組態以接收用於脫鹽之第一物流及攜帶來自該第一物流之離子離開之第二物流；預處理裝置，其經組態以將該第一物流及該第二物流提供至該第一電分離裝置中；且其中該第一物流之pH大於約7且該第二物流之pH小於約7。
  11. 如請求項10之脫鹽系統，其中該預處理裝置包含第二電分離裝置及軟化裝置中之一或多者。
  12. 如請求項10之脫鹽系統，其中該預處理裝置包含該第二電分離裝置，且其中該等第一及第二電分離裝置中之每一者包含超級電容器脫鹽裝置、電透析裝置及倒極式電透析裝置中之一或多者。
  13. 如請求項10之脫鹽系統，其進一步包含濃縮裝置，該濃縮裝置與該第一電分離裝置及該預處理裝置流體連通，且經組態以促進將該第二物流引入至該第一電分離裝置中。
  14. 如請求項10之脫鹽系統，其進一步包含一或多個pH調節元件，該一或多個pH調節元件經組態以分別調節該等第一及第二物流之pH。
  15. 如請求項10之脫鹽系統，其中該第一物流之pH係在約8至約11之範圍內，且該第二物流之pH小於約5。
  16. 如請求項10之脫鹽系統，其中該第一物流之pH係在約9.5至約11之範圍內，且該第二物流之pH小於約3。
  17. 一種脫鹽方法，其包含：使具有大於7之pH之第一物流穿過第一電分離裝置用於脫鹽；及使具有小於7之pH之第二物流穿過該第一電分離裝置以攜帶來自該第一物流之離子離開。
  18. 如請求項17之脫鹽方法，其中將該第一物流之pH調節至大於約7且將該第二物流之pH調節至小於約7，且其中該第一物流之pH係在約8至約11之範圍內，且該第二物流之pH小於約5。
  19. 如請求項17之脫鹽方法，其中該第一物流之pH係在約9.5至約11之範圍內，且該第二物流之pH小於約3。
  20. 如請求項17之脫鹽方法，其進一步包含在將該等第一及第二物流引入至該第一電分離裝置中之前經由一或多個pH調節元件調節該等第一及第二物流之pH，且其中該一或多個pH調節元件經組態以將鹼性添加劑及酸性添加劑引入至該等第一及第二物流中。
  21. 如請求項20之脫鹽方法，其中該等鹼性添加劑包含氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化銨中之一或多者，且其中該等酸性添加劑包含鹽酸及硫酸中之一或多者。
  22. 如請求項20之脫鹽方法，其進一步包含將該第一物流自 預處理裝置引入至該第一電分離裝置中，且其中該預處理裝置包含第二電分離裝置及軟化裝置中之一或多者。
  23. 如請求項22之脫鹽方法，其進一步包含採用與該等第一及第二電分離裝置流體連通之濃縮裝置，以促進將該第二物流引入至該第一電分離裝置中。
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