[发明专利]一种基于电渗析的高压放电空气除湿装置

说明书

技术领域

本发明涉及空气除湿、热湿独立处理的技术领域，具体涉及一种基于电渗析原理的新型高压放电空气直接除湿装置。

背景技术

空气除湿是制冷空调和环境热湿控制的关键，对于建筑与工业节能意义重大。目前的空气除湿技术主要包括冷冻法除湿、液体吸湿剂除湿、转轮除湿等。由于冷冻水温度有限，冷冻除湿的除湿能力有限，且冷水机组降低出水温度后其能耗也有所提高；液体吸湿剂除湿存在较严重的腐蚀问题；转轮除湿的除湿能力较强，但转轮再生须要高品位的电能或蒸气。因此有必要寻求一种高效低能耗并且稳定可靠的空气除湿技术。

电渗析(ED)是膜分离技术中的一种，它是在直流电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来的电化学分离过程。在电渗析器中，阳离子交换膜(CM)和阴离子交换膜(AM)交替安装在阴极和阳极中间，并将电渗析器分割为依次间隔的淡化室、浓缩室，以及位于负电极旁边的阴极室和位于正电极旁边的阳极室。在电场作用下，电渗析器中的阴阳离子分别向阳极和阴极进行迁移。在迁移过程中，阴阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜，并分别被阳离子交换膜和阴离子交换膜阻止迁移。这个过程造成电渗析器中一些隔室(浓缩室)的溶液浓度有所提高，而另一些隔室(淡化室)的溶液浓度有所降低。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种基于电渗析的高压放电空气除湿装置，解决现有的空气除湿方法或多或少存在的耗能高、腐蚀严重的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于电渗析的高压放电空气除湿装置，包括电源、电极结构、分离室和水蒸气分离膜；所述电极结构包括正极装置和负极装置，电源的正极连接到正极装置，电源的负极连接到负极装置；所述水蒸气分离膜设置在分离室内并将分离室分隔成两个互不相通的区域，每个区域内均设有与外界连通的气体出入口，所述正极装置和负极装置分别设置在这两个区域内。

具体水蒸气分离膜如何设置可以多样，如作为平面的隔档设置在分离室内，水蒸气分离膜与分离室配合将分离室划分成左右两个区域，还可以将水蒸气分离膜卷成圆形置于分离室中间，将分离室分成内外两个区域。每个区域均有与外界连通的出入口，可以将需要处理的湿度较高的空气通入放有负极装置的区域，在负极装置附近的空气被高压击穿电离产生大量正离子和自由电子，自由电子在电场力作用下飞向正极装置，由于水蒸气和氧气为负电性气体，所以在飞越过程中自由电子会被水蒸气和氧气捕获形成分子型负离子并一起向正极装置移动；然而，由于水分子可以通过氢键与聚合物链节中极性基团发生作用，使聚合物被溶胀、塑化，且水分子自身可通过分子间氢键聚集成簇，这些因素导致了水蒸气分子在水蒸气分离膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律，水蒸气分离膜对水蒸气分子较高的溶解系数和扩散系数使得负离子气体向正电极板移动过程中，水蒸气分子被选择性的透过，而其他负离子气体不能被透过，所以水蒸气到达了正极装置所在的区域，其他还留在了负极装置所在的区域，这样水蒸气就被分离了出来，实现了对湿空气的除湿。

进一步的，在本发明中，所述电源为高压直流电源，电压大于电极结构的起晕电压且小于电极结构的击穿电压。

进一步的，在本发明中，所述水蒸气分离膜的膜材料为对水蒸气分子具有高选择透过性的高分子材料，如聚酰亚胺膜材料、醋酸纤维素膜材料、磺化的聚合物膜材料等。这类材料对水蒸气分子的透过性极高，但对其他分子的透过性极低，所以可以用在本发明中并起到关键作用。

进一步的，在本发明中，所述正极装置和负极装置均设置在各自所在区域的远离水蒸气分离膜的位置处。两个区域若是左右分布，比如正极装置设置在左边的区域，负极装置设置在右边的区域，可以将正极装置贴近左边的区域的最左侧放置，负极装置贴近右边的区域的最右侧放置；两个区域若是内外分布，比如正极装置设置在水蒸气分离膜的外侧，负极装置设置在水蒸气分离膜的内侧，可以将正极装置也卷成圆形套在水蒸气分离膜外并贴紧分离室侧壁，相应的负极装置设置在水蒸气分离膜卷成的圆形的中心位置。

进一步的，在本发明中，所述正极装置为电极板，所述负极装置为电极线。这样二者形成的电场线会在负极的电极线处最密集，即电极线处场强最大，那么电极线处的空气最容易被电离。

进一步的，在本发明中，所述电极板接地。这样电极线处形成负电晕，负电晕区可传导负电荷，为负极性分子吸引电子提供前提，同时也为装置的安全性提供保障。

进一步的，在本发明中，所述电极线为一根。