[发明专利]一种实现电去离子法制超纯水电耗最小化的优化方法

权利要求书

1.一种实现电去离子法制超纯水电耗最小化的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括如下步骤：

S1、确定EDI组件的基本结构参数、进水电解质种类以及浓度；所述EDI组件的基本结构参数包括：W表示淡水室的总宽度，W_C表示淡水室被划分的每个小单元的宽度，N表示淡水室被划分的总单元行数，M表示淡水室被划分的总单元列数，A表示所有离子交换膜的总膜面积，A_C表示位于每个小单元的所有离子交换膜的膜面积，F表示淡水室的总流量，F_c表示位于每个小单元的流量，R表示膜堆电阻，I表示操作电流，P表示总耗电量，Q_i表示阳离子交换树脂的交换容量，Q_j表示阴离子交换树脂的交换容量，K_i表示阳离子的选择性系数，K_j表示阴离子的选择性系数，μ_i表示阳离子在溶液相的迁移率，表示阳离子在树脂相的迁移率，μ_j表示阴离子在溶液相的迁移率，表示阴离子在树脂相的迁移率，λ_i表示阳离子在溶液相的摩尔电导率，表示阳离子在树脂相的摩尔电导率，λ_j表示阴离子在溶液相的摩尔电导率，表示阴离子在树脂相的摩尔电导率，z_i表示阳离子的化合价，z_j表示阴离子的化合价；设进水电解质中的阳离子为i、阴离子为j，进水中的阳离子浓度为C₀(i)、阴离子浓度为C₀(j)；

S2、确定优化模型的决策变量：

C_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元溶液相中各阳离子浓度；

C_j(j，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元溶液相中各阴离子浓度；

q_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元树脂相中各阳离子浓度；

q_j(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元树脂相中各阴离子浓度；

t_i(i，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元中的阳离子迁移数；

t_j(j，m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元中的阴离子迁移数；

κ(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元的溶液相电导率；

表示位于淡水室中第m列、第n行小单元的树脂相电导率；

κ_cell(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元的总电导率；

Λ_cell(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元的电导；

Λ_line(n)：表示位于淡水室中第n行所有单元的行电导；

I_line(n)：表示位于淡水室中第n行所有单元的行电流；

I_global：表示全局总电流；

waterdis(m，n)：表示位于淡水室中第m列、第n行小单元中阴、阳离子交换膜侧的水解离产物所导致的电迁移通量；

S3、确定优化模型的约束条件：

1)阳、阴离子守恒的约束条件为：

2)阳、阴离子迁移数的约束条件为：

3)每行电流的约束条件为：

4)行电导与小单元的电导之间的约束条件为：

5)每个小单元的电导与电导率的约束条件为：

6)每个小单元的电导率与固相和液相的电导率的约束条件为：

κ(m，n)＝∑_i|z_i|C_iλ_i+∑_j|z_j|C_jλ_j

7)阳、阴离子交换平衡的约束条件为：

8)阳、阴离子交换树脂总交换容量的约束条件为：

9)靠近阳离子交换膜一侧的边界条件为：

10)靠近阴离子交换膜一侧的边界条件为：

11)进水条件的约束条件为：

C_i(i，m，′0′)＝C₀(i)

C_i(j，m，′0′)＝C₀(j)

S4、确定优化模型的目标函数：

MINIMIZE P＝I²R；

S5、将构建的优化模型先转化为程序语言，然后利用软件进行最小化求解。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤S5中，将构建的优化模型先转化为GAMS程序语言，然后利用CONOPT求解器进行最小化求解。