[实用新型]一种膜电容电吸附装置

说明书

本实用新型公开了一种膜电容电吸附装置，包括壳体、膜组和两端封装组件，膜组和两端封装组件均置于所述壳体内。其中，两端封装组件包括进出水盖板、挡环和进出水电极板，进出水盖板均为一体式结构且均置于壳体内部，采用挡环的限位和固定，定位孔与定位柱的互相配合和彼此定位，以及在进出水盖板插接连接进出水电极板，并设置若干密封结构，在出水盖板上一体式设计有水流区域，与出水口和出水通道连通，形成出水区域，水流自出水通道经出水区域向出水口流出。本实用新型装置具有优异的密封性能和良好的稳定性，方便进行模块化放大，以灵活应对不同的处理量，容易加工、方便组装和拆卸，特别适合工业应用。

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及膜电容电吸附进行水处理的装置。

背景技术

电容法脱盐(Capacitive Deionization，简称CDI)，也称为电吸附技术，是一种新型的脱盐水处理技术。CDI脱盐过程包括离子吸附过程和离子脱附过程。(1)离子的吸附过程：通过在两个工作电极板上施加一个稳定的直流电压，当溶液通过两个工作电极板间的流通通道时，溶液中的阴、阳离子及带电粒子在电场力的作用下就会分别向正、负极移动，并最终被吸附在电极上，被储存在电极材料的内部或者电极材料表面，形成双电层，从而实现了溶液的淡化。理论上，为了防止水解的发生，加载的电压应该小于电极表面上的水解电压(理论值1.23V)。但是由于电极内部及外电路存在的电阻会导致部分电压降，所以加载的电压值可以到达2V左右。(2)离子的脱附过程：当电极表面的吸附达到饱和以后，通过加载反向电压，电极上已经被吸附的离子由于受到反向电场力的作用，就会发生离子的脱附并随原水排出组件，从而电极得到再生。通过反复加载正、反向电压，离子就可以被不断地吸附、脱附。

相对于其他的脱盐技术来说，电容法脱盐技术具有一系列独特的优势，如电容法脱盐过程工作电压低，不会产生溶液的电解，运行成本低，因而大大降低了能耗；脱盐过程的操作简单，离子吸脱附过程容易进行，设备维护简便；通过加载反向电压或加载负载等就可以实现电极的再生，而不需要加入任何化学药品，不会对环境产生二次污染，对环境友好；产水的回收率高；电极脱附过程所释放的能量可以被回收利用等。CDI技术所具有的独特优势使其成为当前脱盐技术的研究热点。但是，在CDI过程中，当采用加载反向电压进行脱附离子时，大部分被吸附的离子(反离子)都进入溶液中，但有一部分离子(同离子)从一个电极板上脱附以后，会再次被吸附到另一个电极板上，吸附和脱附过程同时发生，这就是同离子效应。同离子效应的存在降低了脱盐效率，同时不利于CDI过程中电能的充分利用，增加了能耗。

为了解决这个问题，阴阳离子交换膜被引入到了CDI脱盐过程，也就是膜电容法脱盐(Membrane capacitive deionization，简称MCDI)，也称为膜电容电吸附。MCDI相对于CDI来说，是在正极板表面加入了阴离子交换膜，在负极板上表面加入了阳离子交换膜，阴阳离子交换膜分别对于阴阳离子具有选择透过性。MCDI与CDI的脱盐原理类似，它们的不同之处在于：当进料溶液通过MCDI组件极板间的流通通道时，溶液中的阴阳离子首先要通过阴阳离子交换膜，然后再扩散到电极的表面，随后在电场力的作用下，阴阳离子被吸附到电极上。因此，相对于CDI过程，MCDI脱盐过程具有以下几个方面的优势：离子交换膜对阴阳离子具有选择透过性，这避免了在电极表面离子吸附过程和离子脱附过程同时发生，有利于提高脱盐率，降低能耗；在电极的再生过程中，由于没有同离子的干扰，离子由电极表面扩散到主体溶液中的速度更快，电极再生程度更高，电极基本可以完全再生；阴阳离子交换膜为离子迁移提供了通道，降低了离子迁移扩散的阻力，有利于离子进行快速的吸脱附。膜电容电吸附技术作为新型除盐技术已经在苦咸水处理、海水淡化、循环水处理领域得到发展和应用。