TWI529010B - 自脫鹽裝置中移除離子物質之方法 - Google Patents

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Description

自脫鹽裝置中移除離子物質之方法
本發明之實施例係關於一種自脫鹽裝置移除離子物質之方法。
地球表面上少於百分之一的水適於在家庭或工業應用中直接使用。由於有限的可使用之天然水資源，使海水或稀鹽水脫鹽為產生淡水之途徑。此外，其他液體在使用之前有時亦經脫鹽，例如在許多工廠中採用脫鹽技術使乳酪乳清脫灰份。
使用現今可獲得之技術使液體脫鹽化通常產生兩種產物流，亦即離子濃度較高之廢料流及離子濃度較低或在一些情形中不含離子之回收流。廢料流通常作為廢棄物拋棄，而回收流留下待用。
經常希望自某些進料流拋棄較少的(作為廢料流)可用液體。然而，對於現今可獲得之脫鹽(脫離子)技術，自某些進料流回收更多的可用液體意味著將脫鹽系統暴露於具有更顯著高濃度離子之進料中。
高濃度離子可導致在脫鹽系統中結垢。例如含鹽液體中之難溶鹽(例如硫酸鈣(CaSO4))可能在脫鹽系統中結垢(沉澱或結晶等)，並影響脫鹽系統之性能。
希望有一種脫鹽方法，其可使可用液體高量回收，且避免難溶鹽在脫鹽系統中結垢。
根據文中所述之實施例，提供一種自脫鹽裝置移除離子物質之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5 cm/秒之線速度流經該脫鹽裝置，在通過該脫鹽裝置後，該洗滌流之鹽濃度變高；及(b)在該沉澱裝置中，藉由沉澱而自該洗滌流中移除一部份硫酸鈣，以獲得進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度在約1.0至約3.0之範圍。
根據文中所述之實施例，提供一種自超電容脫鹽裝置移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一超電容脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5 cm/秒之線速度流經該超電容脫鹽裝置流動，在通過該超電容脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣的濃度變大；(b)在該沉澱裝置中移除一部份硫酸鈣，以獲得進入該超電容脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度在約1.0至約2.0之範圍。
根據文中所述之實施例，提供一種自一電滲析脫鹽裝置移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一電滲析脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5 cm/秒之線速度流經該電滲析脫鹽裝置，在通過該電滲析脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣的濃度變大；(b)在該沉澱裝置中移除一部份硫酸鈣，以獲得進入該電滲析脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度在約1.0至約2.0之範圍。
在參考隨附圖式閱讀以下實施方式時，將更加理解本發明之該等及其他特徵、態樣及優勢，其中圖與圖中相同數字實質上代表相同部份。
本發明之實施例係關於使液體脫離子化之領域。本發明之實施例係關於一種自包括一種或多種溶解態的離子化合物(例如硫酸鈣)之含鹽液體中移除離子物質之方法。
雖然，文中所述之離子物質移除方法可用於其中欲自液體中移除離子物質之任一應用，但僅舉例目的，離子物質移除方法將就水純化方法例如脫鹽方法進行闡述。
如在整個說明書及申請專利範圍中所用之約略語言，可應用於修飾任一允許變化之任何量化表示而不導致相關基本功能改變。因此，由諸如「約」或「實質上」之一個或多個術語修飾之數值並不受限於所述精確數值。在一些實施例中，約略語言可對應於用於測定數值之儀器的精度。
根據文中所述之實施例，提供一種離子物質移除方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5 cm/秒之線速度流經脫鹽裝置，在通過該脫鹽裝置後，該洗滌流之鹽濃度變高；及(b)在該沉澱裝置中，藉由沉澱自該洗滌流中移除一部份硫酸鈣，以獲得在約1.0至約3.0範圍內之進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度。
根據文中所述之實施例，提供一種自一超電容脫鹽裝置中移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一超電容脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5 cm/秒之線速度流經該超電容脫鹽裝置，在通過該超電容脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣的濃度變大；(b)在沉澱裝置中移除一部份硫酸鈣，以獲得在約1.0至約2.0範圍內之進入該超電容脫鹽裝置之洗滌流中之硫酸鈣的過飽和程度。
根據文中所述之實施例，提供一種自電滲析脫鹽裝置移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一電滲析脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流以至少5 cm/秒之線速度流經電滲析脫鹽裝置，在通過電滲析脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣之濃度變大；(b)在該沉澱裝置中移除一部份硫酸鈣，以獲得在約1.0至約2.0範圍內之進入該電滲析脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度。
用於文中所述離子物質移除方法之脫鹽裝置可為任一類型或形狀，只要其適用於用以處理包括硫酸鈣之液體的電化學脫鹽作用。根據本發明之一些態樣，該脫鹽裝置可為例如電滲析(ED)脫鹽裝置或電容脫鹽裝置。
例舉之ED疊層包括複數個交替排列且在每兩層相鄰膜之間具有一間隔物的陽離子交換膜與陰離子交換膜，且包括位於兩個端點之兩個電極。該等離子交換膜及該等間隔物形成複數個ED流通通道。
在一ED疊層中通常具有兩組流通通道，亦即分別依據該通道中之液流流動(亦即進料流及洗滌流)而交替存在於該疊層中之稀釋流通通道及濃縮通道。操作時，在該稀釋通道中之進料流中之離子部份移出至與其相鄰之濃縮通道，使該進料流轉化成鹽濃度比該進料流低的一回收流。相反，濃縮通道中之洗滌流攜帶著自該相鄰稀釋通道移出之該等離子，且鹽濃度變高。在使用電滲析逆疊層之一些案例中，在該ED疊層之電極極性反轉時，該等稀釋通道及濃縮通道以及在其中流動之對應物流亦反轉，離子移動方向亦反轉。
在一些實施例中，該脫鹽裝置可為一電容脫鹽裝置，例如包括一超電容器脫鹽單元疊層之一超電容脫鹽裝置。一超電容器為能量密度比普通電容相對高之電化學電容器。如文中所用，超電容包括諸如超級電容器(ultracapacitors)之其他高效電容器。一電容器為可在一對緊密相鄰之導體(稱為「極板」)之間的電場中貯存能量之一電子器件。當對該電容施加電壓時，於各極板上建立等量但極性相反之電荷。
一超電容器脫鹽脫鹽單元實例包括：包括一第一傳導性材料之一第一電極，其中該第一電極可在該單元之充電工作模式中吸附離子，且在該單元之放電模式中釋放離子；包括一第二傳導性材料之一第二電極，其中該第二電極可在該單元之充電工作模式中吸附離子，且在該單元之放電工作模式中釋放離子；置於該第一及第二電極之間之一間隔物，其中該間隔物為在該第一及第二電極之間之液體流通提供流通通道。該第一及第二電極可與離子交換膜一起使用，或在該等電極之該等表面上塗覆一層離子交換材料，以使鹽移除效率更高。
在充電操作模式中，藉由使離子進入超電容器脫鹽裝置，而將該進料流轉變成該回收流。在放電操作模式中，該洗滌流攜帶著自該超電容器脫鹽裝置釋放之離子，且鹽濃度變高。
如文中所用，水回收率係指該回收流之平均體積流動速率對該進料流之平均體積流動速率之比值，且以百分比表示。為實現本揭示之目的，該水回收率簡化為在既定循環中之該脫鹽後之回收流體積對該進料流體積的比值。在一高回收率製程中，該回收流之平均流動速率為該進料流之平均流動速率的約70至約99.5%。該回收流之該平均流動速率更佳地為該進料流之該平均流動速率的約80至約99%、或約90至約99%或約95至約99%。
根據本發明之一些態樣，該進料流可在進入該脫鹽裝置之前，經用於移除懸浮粒子及膠體粒子、有機體、或有機物之一預處理製程預處理。該預處理製程可為粒子移除製程，如匣過濾、多介質過濾(MMF)、微過濾(MF)、超過濾(UF)、或其任一組合。該預處理製程亦可利用膜生物反應器(MBR)、化學氧化單元、電化學氧化單元或能夠自該進料流移除有機物之任一其他系統，來移除該進料流中存在之生物。亦可使用諸如石灰軟化、pH調節、除碳酸、除油等之其他預處理製程。當然，當該進料流含有少量或不含粒子、有機體或有機物時，可省略該預處理製程。
除其他溶解態的離子物質以外，該進料流還包括一種或多種溶解態的離子無機鹽，包括難溶之硫酸鈣。當該洗滌流在該脫鹽裝置中流動時，為避免諸如硫酸鈣之難溶鹽在(電滲析或超電容)脫鹽裝置中結垢，則使該洗滌流在包括該脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環。如文中及下文所用，結垢係指在與一含鹽或含溶質之液體接觸之一表面，沉積非溶解態之鹽或溶質的沉澱及/或結晶。本發明方法提供在脫鹽裝置中之該洗滌流的流動速度與對進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之難溶鹽(硫酸鈣)的過飽和度的控制上的一平衡組合，使得難溶鹽的沉澱過程被限制在該沉澱裝置內。
根據本發明之一些態樣，該脫鹽裝置中之該洗滌流的線速度為至少約5 cm/秒、或較佳約5 cm/秒至約100 cm/秒、或更佳約5 cm/秒至約50 cm/秒，且進入該沉澱裝置之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度在約1.0至約3.0之範圍或較佳約1.0至約2.0、或更佳約1.0至約1.5之範圍，以避免硫酸鈣在該脫鹽裝置中結垢。
如文中所用，線速度之定義為該液體體積流動速率(體積/單位時間)除以該脫鹽裝置中之該流通通道之橫截面面積。
如文中所用，過飽和度係指存在於一溶液中之某溶質的濃度對在該溫度下、於該壓力中、及存在該溶液中之其他物質之濃度條件下，該溶質飽和之溶液中的該溶質濃度之比值。例如，在攝氏25度下，去離子水中之CaSO4的溶解度為約2052 ppm。在攝氏25度下之含有4104 ppm CaSO4之去離子水溶液的過飽和度即為2.0。於攝氏25度下，5.13重量% NaCl溶液中，CaSO4的溶解度為約2981 ppm CaSO4。於攝氏25度下之含有4104 ppm CaSO4的5.13重量% NaCl溶液的過飽和度為1.37。當溶液中某鹽的過飽和度等於1時，則該溶液中該鹽為飽和，且過飽和度大於1時，則為過飽和。大於1之過飽和度通常意指該鹽有自該溶液沉澱及/或結晶之趨勢。過飽和度越大，沉澱/結晶趨勢越大。
諸如抗結垢之溶解添加劑可減少液體中離子物質之沉澱/結晶。在某些脫鹽裝置中，有時使用抗結垢劑，以藉由避免沉澱/結晶而獲得較高之水回收率。例如，對於處於正常條件下之ED疊層而言，當不存在抗結垢劑時，該洗滌流中之CaSO4的最大安全過飽和度為約1.5。若向該洗滌流添加一定量之抗結垢劑(例如10 ppm購自General Electric Company,New York,US之Hypersperse MDC706)，則該操作過飽和度可升至2.4或甚至更高。
根據本發明之一些態樣，在該沉澱裝置中需要加強結晶/沉澱，而不是預防結晶/沉澱。因此，文中所述之實施例採用使用少量或無活性抗結垢劑之操作，且過飽和度及線速度之操作限度係就無抗結垢劑、低劑量抗結垢劑、或抗結垢劑經鈍化之情況而言，其不會導致在本發明中之相關基本功能的改變。
在該洗滌流中，除在該液體中飽和或過飽和之鹽(例如硫酸鈣)之外，該液體還可包含或不含可能飽和或過飽和或可能未飽和或未過飽和之其他鹽。在離開該(超電容或逆電滲析)脫鹽裝置之該洗滌流中，硫酸鈣之過飽和度(或濃度)大於進入該脫鹽裝置之該洗滌流(來自該沉澱裝置)中之硫酸鈣的過飽和度(或濃度)。此係因為一些硫酸鈣、及其他溶解性更大之離子，自該脫鹽裝置轉移至該洗滌流。
當在該沉澱裝置中，硫酸鈣作為固體自溶液沉澱出時，在該沉澱裝置中之硫酸鈣的過飽和度(濃度)降低。液體在該沉澱裝置中之駐留時間可用於控制沉澱過程，並將固體形成過程限定在該沉澱裝置內。亦即，該洗滌流在該沉澱裝置中之駐留時間越長，則在該沉澱裝置中產生沉澱/結晶更多，進入該脫鹽裝置之該洗滌流之過飽和度(或濃度)越低，且在該脫鹽裝置中結垢之可能性越低。
如文中所用，該洗滌流在該沉澱裝置中之駐留時間係指在該第二種操作模式期間，一批洗滌液體駐留於該沉澱裝置中之平均時間。簡言之，該洗滌流在該沉澱裝置中之駐留時間為該沉澱裝置中之該液體之體積除以該洗滌流通過該沉澱裝置之體積流動速率。
該洗滌液體進入該脫鹽裝置之體積流動速率通常與該洗滌液體進入該沉澱裝置時相同。或者，當使用一第二泵使洗滌液體旁通越過該沉澱裝置而直接返回該脫鹽裝置進料點時，通過該脫鹽裝置之體積流動速率大於通過該沉澱裝置之體積流動速率。為實現本發明之目的，吾人所謂之洗滌液體於該脫鹽裝置中之平均駐留時間係指在該脫鹽裝置中之液體體積除以洗滌液體通過該脫鹽裝置時之凈體積流動速率，其中凈體積流動速率為液體自該沉澱裝置至該脫鹽裝置之流動速率。在該沉澱裝置中之駐留時間之範圍係使得離開該沉澱裝置(及進入該脫鹽裝置)之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度為約1.0至約3.0、或較佳約1.0至約2.0、或更佳約1.0至約1.5之範圍。取決於該沉降器系統之設計，為獲得所需過飽和度所需之駐留時間可為約3分鐘至約300分鐘或較佳約3分鐘至約60分鐘。
在該脫鹽裝置為超電容脫鹽裝置之一實施例中，在一第一期間，該脫鹽裝置中之所有流通通道均為充電或放電操作模式，以分別容納該進料流或該洗滌流。在第二期間，所有流通通道則均切換成另一模式，以分別容納該洗滌流或該進料流。該第一時期可短於或長於或等於該第二時期。
在該(超電容或逆電滲析)脫鹽裝置各流通通道中之物流的交替流動，極大減小在該流通通道中結垢之風險，此係因為其不僅減少該流通通道與該洗滌流中之飽和/過飽和液體的接觸時間，並且亦在該流通通道與該洗滌流中之過飽和液體接觸後，提供用於有效「沖刷」該流通通道之該進料流。該進料流亦為該流通通道中任一新形成之結晶提供溶解力。
可利用適宜閥門、感應器、開關等與控制器連接並進行控制，使得當該脫鹽裝置為超電容脫鹽裝置時，該操作模式可反應於界定標準，在該充電模式及該放電模式之間可逆地切換；或使得當該脫鹽裝置為逆電滲析脫鹽裝置時，電極極性可反應於界定標準而可逆切換。該等標準可包括實耗時間、飽和度、導電率、電阻率等。
可藉由諸如逆滲透方法之另一類型脫鹽方法，或藉由將其回饋至同一脫鹽裝置，對來自該脫鹽裝置之該回收流再次進行脫離子化，以進一步處理。
該沉澱裝置可為具有某種形狀之分離容器，或為該洗滌流管道系統之一整合部份。其可為一濃縮槽或一沉降器。其可包括攪拌槽、沉降槽、及淨化裝置中之至少一種或其任一組合。
根據本發明之一些態樣，自該沉澱裝置中移除一沖放流或清洗流(廢料流)。藉由向該沉澱裝置引入新鮮進料而置換該沖放流或清洗流(廢物流)之體積。廢料流之平均體積流動速率為該進料流之平均流動速率之約0.5至約30%，較佳約1至約20%，或較佳約1至約10%，或更佳約1至約5%。
拋棄該廢料流之頻率可取決於應用要求。在一實施例中，於該超電容脫鹽裝置一次充電-放電循環結束時，或在該電滲析脫鹽裝置一次電極極性循環結束時，自該沉澱裝置拋棄該廢料流一次。在另一實施例中，該廢料流以一適宜流動速率自該沉澱裝置連續拋棄。由於該種拋棄而導致之該沉澱裝置中的體積損失隨後可由大體上等量之液體補償。該補償流可來自與該進料流相同之來源。此意指在每次循環之間，該沉澱裝置中之該液體體積保持在實質上恒定之範圍內。拋棄該廢料流及對其之補償進一步確保在每次循環之間，進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度實質上恒定，且為約1.0至約3.0，或較佳約1.0至約2.0，或更佳約1.0至約1.5，並確保高溶解性鹽類(例如NaCl)的濃度亦處於恒定範圍內。其確保該硫酸鈣及其他鹽類之濃度不會在每次循環中持續增加，其避免該脫鹽裝置結垢。
該廢物流可呈漿液形式或兩種或兩種以上之其中至少一物流包括固體物質之分開物流的形式。該廢物流可包括固體，其可包括硫酸鈣。可藉由適於處理高濃度水或漿液之任一已知方法處理該廢棄物。例如可使用諸如蒸發器、鹽水濃縮器、噴霧乾燥器、結晶器、蒸發塘、或及任一組合之熱處理器件來處理該廢物流。當獲得一極高之水回收率時，需要處理之廢料流通常很少，且整個製程會以具經濟吸引力之零液體拋棄之製程操作。在其他實施例中，來自該沉澱裝置之該廢料流可直接排放至地表水儲存器、或廢水池，或注射至深井。
該洗滌流中之離子溶質濃度通常會為該回收流中之離子溶質濃度之數十倍至數百倍。重要的是使該已濃縮洗滌流與該已稀釋回收流之間之交叉污染最少。因此，在轉換期間，該脫鹽裝置之輸入物流可自該洗滌流切換回該進料流(輸入切換)，隨後該脫鹽裝置之輸出物流可自該洗滌流切換回該回收流(輸出切換)。該輸入切換與該輸出切換之間之適宜時間間隔通常約為該進料流在該脫鹽裝置中之液體駐留時間，且可藉由測試所關注之各設備而確定。可使用一控制器來控制該等連續性或相的流切換。
當該超電容脫鹽裝置之操作模式係自充電操作模式切換成放電操作模式時，存在能量釋放，其類似於當一電池組自經完全充電之操作模式切換至放電操作模式的能量釋放。在某些實施例中，可期望使用一能量回收器件(諸如轉換器(未顯示))收集該能量待用。因此，該超電容脫鹽單元亦可與該能量回收器件連接。
在某些實施例中，該超電容脫鹽裝置之各該等第一電極可包括一第一傳導性材料，且各該等第二電極可包括與其相同或不同之第二傳導性材料。如文中所用，術語導電材料係指具導電性之材料，而並非指具導熱性。在一些實施例中，該第一傳導性材料及該第二傳導性材料可包括尺寸小且表面面積大之粒子。由於大的表面面積，故該等導電材料可使該單元產生高吸收容量、高能量密度及高電容。
另外，該第一傳導性材料及該第二傳導性材料可具有高空隙率。各電極可具有相當高之Brunauer-Emmet-Teller(BET)表面面積。各電極可具有相當低之電阻率(例如<200 Ohm‧cm2)。在一實施例中，可在該第一及第二電極之該等表面沉積其他材料，其中該等其他材料包括離子交換材料、催化劑、抗污染劑、表面能量改質劑等。
另外，該第一傳導性材料及該第二傳導性材料可包括有機或無機材料。另外，導電性填充劑亦可與該等傳導性材料一起使用。適宜粘合劑、硬化劑或催化劑亦可與該等傳導性材料一起使用。
雖然在所闡述之實施例中，該超電容脫鹽裝置之該等第一及第二電極之外型為平板，其相互平行放置，形成一疊層結構，在其他實施例中，該等第一及第二電極可具有不同形狀。該等其他形狀可包括褶皺及巢式碗狀組態。在一實施例中，該等第一及第二電極可在輥狀配置中相互同心地放置。
適用於該超電容或電滲析脫鹽裝置之間隔物可包括電絕緣性聚合物。適宜電絕緣性聚合物可包括以烯烴為主之材料。適宜之以烯烴為主之材料可包括聚乙烯及聚丙烯，其可經鹵化。其他適宜電絕緣性聚合物包括例如聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚碸、聚芳基醚、及尼龍。另外，該間隔物之厚度可為約0.0010釐米至約1釐米之範圍。該電絕緣性間隔物可呈膜、柵網、墊子、薄片、薄膜、或織布形式。為使流體聯通，該電絕緣性間隔物可為多孔、穿孔、或具有自一主要表面延伸至另一主要表面的液體通道。該等液體通道、孔(pore)及穿孔(perforate)之平均直徑可小於5毫米，且可經構造以增加通過液體之渦流。該種渦流的增加可對鄰近電極之性能產生正面影響。在一實施例中，使用一種具有非共平面的重疊螺紋之網。該等平面外螺紋可增加通過液體之渦流。
另外，該超電容脫鹽裝置之各單元可包括與該等第一及第二電極耦聯之集電器。該等集電器傳導電子。對集電器材料及操作參數之選擇可影響該單元之能量消耗及壽命。例如，其中一個電極與該對應集電器之間之高接觸電阻可導致高的能量消耗。在某些實施例中，該單元中之該等第一及第二電極的該傳導性材料可沉積於該等對應集電器上。在該等實施例中，可藉由一種或多種沉積技術使該等電極傳導性材料沉積於該集電器表面。適宜沉積技術可包括濺射、噴霧、旋轉塗佈、印刷、浸塗、或其他塗佈技術。
該超電容脫鹽裝置可另外包括支持平板，以為該結構提供機械安定性。適宜支撐平板可包括一種或多種選自金屬或塑膠之材料。適宜金屬包括貴金屬及以鐵為主之合金，諸如不銹鋼。適宜塑膠可包括諸如丙烯酸聚合物、胺基甲酸酯、環氧樹脂等之熱固性塑膠，及諸如聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、及聚烯烴之熱塑性塑膠。適宜聚烯烴可包括聚乙烯或聚丙烯。
用於該電滲析脫鹽裝置之該等離子交換膜及該等電極可為任一常用於該電滲析脫鹽裝置且為熟習此項技術者所知之習用膜及電極。
包括以下實例以為熟知本技術者提供操作本發明的其他指導。因此，該等實例並不限制本發明而係如附屬申請專利範圍所定義。
在以下實驗中，於實驗室中製備用於測試之含有如表1所示組成之合成進料水。該水中之總溶解固體(Total Dissolved Solids(TDS))為2012.9 ppm，且約40%之TDS為鈣離子及硫酸根離子。
實例1
圖1顯示實例1之簡要流程圖。該脫鹽裝置為5-單元超電容脫鹽(SCD)疊層。該等單元中之各電極的有效面積為400 cm2，且位於該等電極之間之間隔物的厚度為0.76 mm。在該測試中進行五百次循環，且各循環包括一充電步驟及一放電步驟。各充電步驟持續15分鐘，且各放電步驟持續30分鐘。
在充電步驟期間，在1000 mA之恒定電流下，對該SCD疊層充電。觀察到該疊層之電壓自該充電步驟開始時之約2 V增加至該充電步驟結束時之約5 V。使用含有如表1所示組成之合成進料水作為該進料流11中之進料水，並藉由一泵4a，在一電磁閥6保持關閉的同時，通過一電磁閥5泵送至該超電容脫鹽疊層之一流通通道C。在該充電步驟中，該進料流11至少經部份脫鹽，並轉變成一回收流12，其鹽濃度比該進料流11低。在一電磁閥8保持關閉的同時，通過一電磁閥7釋出該回收流12。取決於所欲應用之要求，可直接使用該回收流12，或在直接使用之前進行另一個處理步驟。
使用內徑為150 mm且高度為400 mm之PlexiglassTM圓柱體作為該沉澱單元3，並在該圓柱體中裝載2000 ml合成進料水，以用於起始該500次循環測試之該第一放電步驟。在該放電步驟中，在該電磁閥5保持關閉的同時，藉由一泵4b，通過該電磁閥6，將來自該沉澱單元3之一洗滌流泵送至流通通道C。在該放電步驟中，在該充電步驟中被吸附至該超電容脫鹽疊層1之電極上的該等離子被釋放進入該洗滌流。在該電磁閥7保持關閉的同時，通過該電磁閥8，使來自該流通通道C之輸出洗滌流轉移至該沉澱裝置3。在該放電步驟中，液體在該超電容脫鹽疊層之該沉澱裝置3及該流通通道C之間循環。
使用流量計9及壓力指示器10檢測並控制該等物流。藉由一經預編程之電子儀器(Land-20V-5A,Wuhan Jinnuo Electronic有限公司，中國)控制該SCD疊層之充電及放電狀態。同時，藉由一經預編程之控制器(SG2-20HR-A,Taian Technology Wuxi CO.,Ltd.,China)控制該等閥之開關。該SCD疊層之電力狀態與該流通切換同步。
為進一步降低該沉澱裝置3中之硫酸鈣的過飽和度，並維持該沉澱裝置3中之高溶解性鹽的濃度處於一定範圍，在各放電步驟結束時，藉由該泵4b及該電磁閥6及7，自該沉澱裝置3中泵送出約155 ml液體(「廢料水」)。此後，對該沉澱裝置3添加進料流水11(155 ml)，以維持該沉澱裝置3中之液體總體積。
使水流動速率控制在500 ml/min，其相當於充電及放電步驟期間8.6 cm/sec之線速度。各循環中之回收水(在文中亦稱為該回收流12)體積為500 ml/分鐘×15分鐘=7500 ml，且該進料流體積為7500 ml+155 ml=7655 ml。因此在該實驗中水回收率為7500 ml/7655 ml×100%98%。
該SCD疊層1之液體持有量為約400 cm2×0.076 cm×5單元/疊層=152 ml，且該沉澱圓柱體之液體持有量為2000 ml。在該放電模式中，水在SCD疊層1中之駐留時間為約18秒，在該放電模式中，水在該沉澱圓柱體中之駐留時間為約240秒。
在500-循環測試中，發現疊層電壓及電流曲線十分穩定。在測試期間，於該圓柱體中形成沉澱物並保留其中，且在500個循環測試完成後移除。發現在該第二操作模式期間，來自該沉澱圓柱體並進入該SCD疊層之水中之CaSO4的過飽和度為1.36至1.69，平均值為1.56。
測試完成後，在任何該SCD疊層5個單元中均未發現結垢。
實例2
依與實例1類似之方式進行該項實驗，除了在該充電模式及該放電模式期間之該液體流動速率改變為1500 ml/min，或通過該疊層中之管道時之線速度為25.7 cm/sec。沉澱物質保留於該圓柱體中，並在500-循環測試完成後移除。發現在該第二操作模式期間，進入SCD疊層之洗滌流中之CaSO4的過飽和度為1.24至1.51，平均值為1.38。
測試完成後，在任何該SCD疊層5個單元中均未發現結垢。
實例3
採用與實例1及2相同之一般製程，使五個5-單元疊層串聯而操作。當在該第一模式(充電)中操作該系統時，對該第一疊層輸送該合成廢水，並自該最後之疊層中移除該回收流。當在該第二模式(放電)中操作該系統時，將來自該最後之疊層之該流出液輸送至該沉澱裝置，且將來自該沉澱裝置之該液體輸送至該第一疊層。此處，兩個操作模式期間之該流動速率皆保持在500 mL/min，其使得通過該疊層中之該等通道時的線速度為8.6 cm/sec。發現在該第二操作模式期間，進入該SCD疊層之該洗滌流中之CaSO4的過飽和度為1.7至2.0。在該系統運行500次循環後，拆開疊層，且僅在該等25個單元中之兩個中發現有極少量的結垢現象。據信，在對設備進行少量修改後，該系統可在該等條件下不結垢地運行。
比較例1：
依實例1及2中之方式操作一15-單元疊層。此處，在該第一模式(充電)及第二模式(放電)期間之該流動速率保持在500 mL/min，使得通過該疊層中之該等通道時之線速度為2.8 cm/sec。發現在該第二操作模式期間，進入該SCD疊層之該洗滌流中之CaSO4的過飽和度為1.7至2.0。在該系統運行500個循環後，拆開該疊層，並發現在該SCD疊層中之所有單元上均嚴重結垢。
實例4
圖2顯示實例4之簡要流程圖，其中該脫鹽裝置為5-單元電滲析(ED)脫鹽疊層。該ED疊層的有效膜面積為400 cm2，且該間隔物之厚度為0.76 mm。在稀釋及濃縮通道中之水流動速率皆為500 ml/min，相當於線速度為8.6 cm/sec。在該ED疊層之任一極性狀態，皆使用1000 mA之恒定電流。使用與實例1及2所用相同之圓柱體作為該實驗中之沉澱裝置。
於第一時期，藉由一泵4A，通過一輸入閥門50導流，將一(視需要經預處理之)進料流110引入一第一流通通道C1。同時，藉由一泵4B、該輸入閥門50及該輸出閥門70，使一洗滌流在包括該圓柱體30及一第二流通通道C2之一密閉回路內循環。於該時期，該第一流通通道C1為一稀釋通道，其中在該通道內之離子部份轉移至與其相鄰之第二通道C2。通過一輸出閥門70之導流，來自該第一管道C1之該產物(回收)流120流出該ED疊層，且其鹽濃度通常低於該進料流110。該第二流通通道C2此時為一濃縮管道。
於該第一時期之後之第二時期，該ED疊層之電極極性反轉，且該等離子向相反方向移動，即自該第二流通通道C2至該第一流通通道C1。因此，該第一流通通道C1變成濃縮通道，且該第二流通通道C2變成該稀釋通道。該輸入閥門50及輸出閥門70亦在電極極性反轉的同時切換。此時該輸入流折流至該第二流通通道C2，並作為鹽濃度比該進料流110小之該產物(回收)流120流出。另一方面，該洗滌流在包括該第一流通通道C1及該圓柱體30之一密閉回路內循環。
藉由分開或整合的外部控制器(未顯示於圖2)控制該ED疊層電極極性之反轉及該等輸入及輸出閥門之切換。該電滲析疊層之電極極性逆轉間期為15分鐘，且可為約5分鐘至約100分鐘。可使用流量計90及壓力指示器100幫助監測/控制該等物流。
在各15分鐘時期結束時，自該沉澱裝置中丟棄650 ml水，並對相同沉澱裝置添加來自該進料流之額外650 ml水。保持所有其他參數與實例1及2相同。於洗滌流在包括該脫鹽裝置之濃縮管道及該沉澱裝置之該密閉回路中循環期間，一些洗滌流中之硫酸鈣在該沉澱裝置中作為沉澱物移除，使得進入該ED疊層之該洗滌流中之CaSO4的過飽和度控制在1.05至1.75，以避免在該ED疊層中結垢。
文中所述之實施例為具有與申請專利範圍中所引用之本發明元件相對應之元件的組成、結構、系統及方法實例。所述內容可使熟知本技術者製造及使用具有與申請專利範圍中所引用之本發明元件相對應之替代性元件之實施例。因此，本發明之範圍包括與申請專利範圍之文字內容相同之組成、結構、系統及方法，且另外包括與申請專利範圍之文字內容非本質性不同之其他結構、系統及方法。雖然文中僅說明及闡述某些特徵及實施例，相關技術中之熟知本技術者可進行許多修改與改變。附屬專利申請範圍涵蓋所有該等修改與改變。
3．．．沉澱裝置
4A．．．泵
4B．．．泵
4a．．．泵
4b．．．泵
5．．．電磁閥
6．．．電磁閥
7．．．電磁閥
8．．．電磁閥
9．．．流量計
10．．．壓力指示器
11．．．合成進料流
12．．．回收流
30．．．圓柱體(作為該沉澱裝置)
50．．．輸入閥門
70．．．輸出閥門
90．．．流量計
100．．．壓力指示器
110．．．進料流
120．．．產物(回收)流
C．．．超電容脫鹽疊層之流通通道
C1．．．第一流通通道
C2．．．第二流通通道
圖1顯示脫鹽裝置為超電容脫鹽裝置之簡要流程圖；及
圖2顯示脫鹽裝置為電滲析(ED)脫鹽裝置之簡要流程圖。
3．．．沉澱裝置
4a．．．泵
4b．．．泵
5．．．電磁閥
6．．．電磁閥
7．．．電磁閥
8．．．電磁閥
9．．．流量計
10．．．壓力指示器
11．．．合成進料流
12．．．回收流
C．．．超電容脫鹽疊層之流通通道

Claims (18)

  1. 一種自脫鹽裝置移除離子物質之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5cm/秒之線速度流經該脫鹽裝置，該洗滌流包含硫酸鈣，在通過該脫鹽裝置後，該洗滌流之鹽濃度變高，且該洗滌流於該沉澱裝置中之駐留時間為約3分鐘至約300分鐘；(b)在該沉澱裝置中，藉由沉澱自該洗滌流中移除一部份硫酸鈣；(c)從該沉澱裝置中移除廢料流並對該沉澱裝置提供補償流以維持在約1.0至約3.0範圍內之進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度，其中該廢料流包括一液體，該液體之體積相當於饋送至該脫鹽裝置之進料流總體積的約0.5至約30%；及(d)在將該脫鹽裝置之輸出物流自該洗滌流切換至該回收流之前，將該脫鹽裝置之輸入物流自該洗滌流切換至該進料流，該回收流具有相較於該進料流而言較低之離子物質之濃度。
  2. 如請求項1之方法，其中該脫鹽裝置為以放電模式操作之一超電容脫鹽裝置。
  3. 如請求項2之方法，其中該脫鹽裝置另外至少定期地以充電模式操作，其中在通過該脫鹽裝置後，一進料流之鹽濃度變低。
  4. 如請求項3之方法，其中該放電模式與該充電模式交 替。
  5. 如請求項1之方法，其中於該沉澱裝置中之一部份硫酸鈣係作為廢料流移除。
  6. 如請求項1之方法，其中該液體之體積相當於饋送至該脫鹽裝置之進料流總體積之約1至約20%。
  7. 如請求項1之方法，其中該液體之體積相當於饋送至該脫鹽裝置之進料流總體積的約1至約10%。
  8. 如請求項1之方法，其中該液體之體積相當於饋送至該脫鹽裝置之進料流總體積的約1至約5%。
  9. 如請求項5之方法，其中該廢料流包括硫酸鈣固體。
  10. 如請求項1之方法，其中進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度為約1.0至約2.0。
  11. 如請求項1之方法，其中進入該脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣的過飽和度為約1.0至約1.5。
  12. 如請求項1之方法，其中該洗滌流於該脫鹽裝置中之線速度為約5cm/sec至約100cm/sec。
  13. 如請求項1之方法，其中該洗滌流於該脫鹽裝置中之線速度為約5cm/sec至約50cm/sec。
  14. 如請求項1之方法，其中該洗滌流於該沉澱裝置中之駐留時間為約3分鐘至約60分鐘。
  15. 如請求項1之方法，其中該沉澱裝置包括攪拌槽、沉降槽、及淨化裝置中之至少一者。
  16. 如請求項1之方法，其中該脫鹽裝置為一電滲析脫鹽裝置。
  17. 一種用於自超電容脫鹽裝置移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一超電容脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5cm/秒之線速度流經該超電容脫鹽裝置，該洗滌流包含硫酸鈣，在通過該超電容脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣的濃度變大，且該洗滌流於該沉澱裝置中之駐留時間為約3分鐘至約300分鐘；(b)於該沉澱裝置中藉由沉澱移除一部份硫酸鈣；(c)從該沉澱裝置中移除廢料流並對該沉澱裝置提供補償流以維持在約1.0至約2.0範圍內之進入該超電容脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度，其中該廢料流包括一液體，該液體之體積相當於饋送至該超電容脫鹽裝置之進料流總體積的約0.5至約30%；及(d)在將該超電容脫鹽裝置之輸出物流自該洗滌流切換至該回收流之前，將該超電容脫鹽裝置之輸入物流自該洗滌流切換至該進料流，該回收流具有相較於該進料流而言較低之離子物質之濃度。
  18. 一種自電滲析脫鹽裝置移除硫酸鈣之方法，其包括：(a)使一洗滌流在包括一電滲析脫鹽裝置及一沉澱裝置之一密閉回路中循環，該洗滌流係以至少5cm/秒之線速度流經該電滲析脫鹽裝置，該洗滌流包含硫酸鈣，在通過該電滲析脫鹽裝置後，該洗滌流中之硫酸鈣的濃度變大，且該洗滌流於該沉澱裝置中之駐留時間為約3分鐘 至約300分鐘；(b)於該沉澱裝置中藉由沉澱移除一部份硫酸鈣；(c)從該沉澱裝置中移除廢料流並對該沉澱裝置提供補償流以維持在約1.0至約2.0範圍內之進入該電滲析脫鹽裝置之該洗滌流中之硫酸鈣過飽和度，其中該廢料流包括一液體，該液體之體積相當於饋送至該電滲析脫鹽裝置之進料流總體積的約0.5至約30%；及(d)在將該電滲析脫鹽裝置之輸出物流自該洗滌流切換至該回收流之前，將該電滲析脫鹽裝置之輸入物流自該洗滌流切換至該進料流，該回收流具有相較於該進料流而言較低之離子物質之濃度。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8524062B2 (en) 2010-12-29 2013-09-03 General Electric Company Electrodeionization device and method with improved scaling resistance
CN102863055A (zh) * 2011-07-08 2013-01-09 通用电气公司 脱盐***和方法
NL2008538C2 (en) 2012-03-26 2013-09-30 Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology Energy generating system using capacitive electrodes and method there for.
US20140091039A1 (en) 2012-09-28 2014-04-03 General Electric Company System and method for the treatment of hydraulic fracturing backflow water
EP2962997B1 (en) * 2013-04-01 2018-07-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Water treatment system
CA2920256A1 (en) 2013-08-05 2015-02-12 Gradiant Corporation Water treatment systems and associated methods
JP6233877B2 (ja) * 2013-08-08 2017-11-22 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 金属イオン回収装置、金属イオン回収方法
WO2015042584A1 (en) 2013-09-23 2015-03-26 Gradiant Corporation Desalination systems and associated methods
JP2015123396A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 太平洋セメント株式会社 スケール付着防止方法
US9221694B1 (en) 2014-10-22 2015-12-29 Gradiant Corporation Selective scaling in desalination water treatment systems and associated methods
US20160228795A1 (en) 2015-02-11 2016-08-11 Gradiant Corporation Methods and systems for producing treated brines
US10167218B2 (en) 2015-02-11 2019-01-01 Gradiant Corporation Production of ultra-high-density brines
US10518221B2 (en) 2015-07-29 2019-12-31 Gradiant Corporation Osmotic desalination methods and associated systems
WO2017030932A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Gradiant Corporation Selective retention of multivalent ions
WO2017030937A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Gradiant Corporation Production of multivalent ion-rich process streams using multi-stage osmotic separation
US10345058B1 (en) 2015-11-18 2019-07-09 Gradiant Corporation Scale removal in humidification-dehumidification systems
US10689264B2 (en) 2016-02-22 2020-06-23 Gradiant Corporation Hybrid desalination systems and associated methods
US10513445B2 (en) 2016-05-20 2019-12-24 Gradiant Corporation Control system and method for multiple parallel desalination systems
SG11202101293TA (en) 2018-08-22 2021-03-30 Gradiant Corp Liquid solution concentration system comprising isolated subsystem and related methods
WO2022108891A1 (en) 2020-11-17 2022-05-27 Gradiant Corporaton Osmotic methods and systems involving energy recovery
KR102423875B1 (ko) * 2021-02-25 2022-07-21 죽암건설 주식회사 스케일 방지와 cdi 공정 회수율 향상을 위한 농축수 순환재생 시스템
CN114314809A (zh) * 2021-12-16 2022-04-12 中国科学院生态环境研究中心 一种分散型污水处理装置与方法
CN115301635B (zh) * 2022-07-15 2023-06-02 江苏徐工工程机械研究院有限公司 一种低压电渗减粘脱附结构及脱附方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3338194C2 (de) 1983-10-20 1994-04-07 Klaus Prof Dr Kock Verfahren zur Verhinderung der Niederschlagsbildung bei der Entionisierung von Rohwasser
US5620597A (en) 1990-04-23 1997-04-15 Andelman; Marc D. Non-fouling flow-through capacitor
US5192432A (en) 1990-04-23 1993-03-09 Andelman Marc D Flow-through capacitor
US5196115A (en) 1990-04-23 1993-03-23 Andelman Marc D Controlled charge chromatography system
DE4313634A1 (de) 1993-04-26 1994-10-27 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffkonzentration von aus industriellen Prozessen stammenden Abwässern
US5702582A (en) 1996-01-11 1997-12-30 Ionics, Incorporated Multi-port multi-stream valve apparatus
JP3271744B2 (ja) * 1996-09-10 2002-04-08 日立プラント建設株式会社 電気透析装置による脱塩方法
CA2186963C (en) * 1996-10-01 1999-03-30 Riad A. Al-Samadi High water recovery membrane purification process
CA2232931C (en) 1997-03-28 2008-05-20 Asahi Glass Company Ltd. Method for producing deionized water
JP3900666B2 (ja) 1997-03-28 2007-04-04 旭硝子株式会社 脱イオン水製造方法
US6080300A (en) * 1998-10-07 2000-06-27 Goodwin; Ernest Electrolytic process for generation of low-sulphate ferric hydroxide suspensions to effect purification of wastewater
JP2001314863A (ja) 2000-05-08 2001-11-13 Kurita Water Ind Ltd 純水製造装置及び純水製造方法
JP4778664B2 (ja) 2000-08-11 2011-09-21 ジーイー・アイオニクス・インコーポレイテッド 電気透析用の装置および方法
US6795298B2 (en) * 2001-09-07 2004-09-21 Luxon Energy Devices Corporation Fully automatic and energy-efficient deionizer
PL1809408T3 (pl) 2004-09-13 2012-08-31 Univ South Carolina Sposób i aparatura do odsalania wody
US20080057398A1 (en) 2006-09-06 2008-03-06 General Electric Company Non-faraday based systems, devices and methods for removing ionic species from liquid
US20080164209A1 (en) 2007-01-05 2008-07-10 Orest Zacerkowny Water treatment systems and methods
US7974076B2 (en) 2007-02-01 2011-07-05 General Electric Company Desalination device and associated method
US20080185294A1 (en) 2007-02-01 2008-08-07 General Electric Company Liquid management method and system
JP2010517746A (ja) 2007-02-01 2010-05-27 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ スーパーキャパシタ電極を含む脱塩方法及び装置

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