CN102992522B - 脱盐系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱盐系统及方法。该脱盐系统包括脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体进行处理，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜。

Description

脱盐系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于纯水制备的脱盐(Desalination)系统和方法，尤其涉及一种利用离子交换膜(Ion Exchange Membranes)来移除流体中硬度离子(Hardness Ions)以进行高纯水制备的脱盐系统和方法。
背景技术
许多生产过程，如电厂高压锅炉用水，半导体材料、器件、印刷电路板和集成电路生产以及医用注射用水等需要用到纯度很高的水，通常称为高纯水。
在一定的应用中，由于具有可连续性操作且可稳定的生产具有较高质量的产品水，电去离子(Eelectrodeionization，EDI)装置被越来越广泛地用来处理流体，比如来生产高纯水。通常，电去离子装置利用传统的电渗析系统并装载离子交换树脂(Ion Exchange Resin)来处理流体。然而，在操作过程中，由于过高浓度的多价阳离子可能引起在装置内，特别是在浓室内产生结垢的风险，电去离子装置对于处理的流体的硬度具有一定的要求。比如，许多商业化的电去离子装置要求其处理的流体的硬度小于1ppm。这就需要在流体输入进电去离子装置进行处理前对该流体进行严格的预处理来降低其硬度以便于在电去离子装置中进行处理。
已经有多种尝试来来对流体进行预处理以降低其硬度。比如，利用反渗透(Reverse Osmosis)膜装置来降低流体的硬度。然而，利用反渗透膜装置来降低流体的硬度至适合电去离子装置可处理的水平的处理效率较低，有时需要用到两级反渗透来实现，这就相应地导致处理成本的上升，对于整个系统来说是不利的。
所以，需要提供一种新的可以移除流体中硬度离子以进行高纯水生产的脱盐系统和方法。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体进行处理，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜。
本发明另一个实施例提供了一种脱盐系统。该脱盐系统包括可用于移除流体中硬度离子的脱盐装置。该脱盐装置其包括第一和第二电极、第一组成对的离子交换膜、第二组成对的离子交换膜及复数个隔网装置。该第一组成对的离子交换膜设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，第一通道用于接收第一输入流体以移除其内的至少一部分硬度离子，第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的硬度离子。第二组成对的离子交换膜设置在所述第一组离子交换膜与所述第一和第二电极之一间并形成第二组交替设置的第一和第二通道。复数个隔网装置设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间。其中，第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜；第二组成对的离子交换膜包括复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜。
本发明的实施例进一步提供了一种从流体中移除离子的方法。该方法包括输入第一输入流体到由脱盐装置中的第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中以移除其内的至少一部分阳离子并产生第一输出流体及输入第二输入流体到由所述脱盐装置中的所述第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第二通道中以带走从所述第一输入流体中移除的至少一部分阳离子。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为本发明脱盐系统的一个实施例的示意图；
图2为本发明脱盐装置的一个实施例的示意图；
图3为本发明脱盐装置的硬度离子移除率的一个实施例的实验图表；及
图4为本发明脱盐系统的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明脱盐系统10的一个实施例的示意图。在本实施例中，脱盐系统10包括脱盐装置11及与该脱盐装置11流体相通的电去离子(Electrodeionization，EDI)装置12。在一些示例中，脱盐装置11可用来接收来自于第一流体源(未图示)且含有多种物质或其他杂质的第一输入流体13以对其进行脱盐处理。另外，在对第一流体13进行处理中或处理后，该脱盐装置11可接收来自于第二流体源(未图示)的第二输入流体14，从而把从第一输入流体13中移除的带电物质移除出脱盐装置11。
在非限定示例中，第一输入流体13中包含的物质及其他杂质可包括带电离子，比如钠离子(Na+)、氯离子(Cl-)、包括镁离子(Mg2+)和钙离子(Ca2+)在内的硬度离子(Hardness Ions)及其他离子。在一个示例中，第一输入流体12中的带电离子可至少包括一部分目标离子，如一部分硬度离子。
这样，由于脱盐装置11的脱盐作用，第一输入流体13中的至少一部分带电离子或目标离子，如硬度离子就可被移除，从而产生第一输出流体15以便于其被输入进电去离子装置12中进行进一步的处理。与第一输入流体13相比较，来自于该脱盐装置11的第一输出流体15含有较低浓度的带电离子，比如硬度离子。其间，在脱盐装置11操作过程中，第二输出流体16也被产生出来。相比较第二输入流体14，该第二输出流体16就含有较高浓度的带电离子，比如硬度离子。
在一些示例中，在被输入进电去离子装置12中之前，第一输出流体15也可被再次输入进脱盐装置11中或其他合适的脱盐装置，如反渗透(ReverseOsmosis)膜装置中进行进一步处理以移除其内的一定的带电离子。根据不同的应用，电去离子装置可以设置或不设置。在本发明实施例中，电分离(EDI)可指一种电化学净化(Electrochemical Purification)过程，其使用离子交换膜和离子交换树脂以便于从水或其他流体中移除目标离子或带电离子而生产具有较高质量的水，比如纯水或超纯水。
在非限定示例中，电去离子装置12包括一对电极，其分别作为阳极和阴极使用。复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜设置在该阳极和阴极间以形成复数个交替设置的第一和第二通道。在操作时，该第一和第二通道可分别作为淡室和浓室使用。进一步的，复数个隔网装置可设置在相邻的每两片离子交换膜间及电极与各自相应的相邻的离子交换膜间。该结构与电渗析(Electrodialysis)装置的结构相似。在电去离子装置中，阴离子交换膜仅可用来通过阴离子；阳离子交换膜仅可用来通过阳离子。
此外，电去离子装置可进一步设置有离子交换树脂，该离子交换树脂可仅设置在第一通道中或同时设置在第一通道和第二通道中以促进离子在相邻的离子交换膜间的传输、提高相邻的离子交换膜间的传导性(Conductivity)及水的电化学分解(Electrochemical Splitting)反应。在非限定示例中，离子交换树脂可设置在第一通道(淡室)中。
在一些应用中，电去离子装置的电极可具有板状的结构，从而可彼此平行设置以形成堆叠(Stack)的结构。在其他示例中，第一和第二电极也可具有不同的架构，例如，电极可同心设置，从而在其间定义了一个螺旋状连续的空间。在一些示例中，电去离子装置的电极可包括导电材料。隔网装置可包括任何离子可通过(Ion-permeable)的、非电子导电(ElectronicallyNonconductive)的材料，该材料可为膜及多孔或无孔的材料。
在非限定示例中，电去离子装置的阴极可包括不锈钢(Stainless Steel)材料；其阳极可包括氧化铱(Iridium Oxide)或钛涂铂(Platinum coatedTitanium)材料；其阴离子交换膜可包括含有季铵基团(Quaternary AmineGroup)的聚合物(Polymeric)材料；其阳离子交换膜可包括含有磺酸基团(Sulfonic Acid Group)或羧酸基团(Carboxylic Acid Group)的聚合物材料；其离子交换树脂可包括交联聚苯乙烯或其他合适的材料。
这样，在电去离子装置12操作时，电流施加其上，来自于脱盐装置11的第一输出流体15被输入进电去离子装置12中的装载有离子交换树脂的淡室中以进行进一步的处理来移除目标离子，比如硬度离子，从而产生具有较高质量的产品流体17。来自于流体源(未图示)的第三流体18被输入进电去离子装置18的浓室中从而把从淡室中移除的目标离子带出该电去离子装置12以产生浓缩流体19。在一定的应用中，产品流体17可进一步循环输入进电去离子装置12中以进行进一步的处理。
其间，在淡室中的离子交换树脂中发生水分解反应以产生氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)来促使离子交换树脂的再生，从而便于电去离子装置12持续运行。电解液流体(未图示)通过电极的表面从而来移除在操作过程中产生的气体，如氢气和氯气以保护电极。
通常，电去离子装置12对于要进行处理的流体的硬度具有一定的要求，比如，其可处理的流体的硬度要小于1ppm。为了降低流体的硬度至合适的水平从而避免或减轻操作过程中在电去离子装置12中发生沉淀或结垢的风险，如图1所示，脱盐装置11被设置来对第一输入流体13进行处理从而生产具有合适水平的目标离子，如硬度水平的第一输出流体15。
图2所示为本发明脱盐装置11的一个实施例的示意图。如图2所示，脱盐装置11包括第一电极20、第二电极21、复数片阳离子交换膜22及复数个隔网装置23。在本实施例中，第一和第二电极20、21分别与电源(未图示)的正负极相连从而可分别作为正极和负极。在其他实施例中，第一和第二电极20，21的极性也可进行改变。
在一些实施例中，第一和第二电极20、21可由片状、网状或其它形状的金属材料，如钛或涂敷有铂等贵金属的钛等组成。在另一些实施例中，第一和第二电极20、21可包括可导热或不导热的导电材料，且其可包括具有较小尺寸和较大的表面积的颗粒。在一些示例中，导电材料可包括一种或多种碳材料。在非限定示例中，碳材料可包括活性碳颗粒(Activated CarbonParticles)、多孔碳颗粒(Porous Carbon Particles)、碳纤维(Carbon Fibers)、碳气溶胶(Carbon Aerogels)、多孔中间相碳微球(Porous MesocarbonMicrobeads)或其组合。在其他示例子，导电材料可包括导电复合材料，如锰，铁，锰和铁的氧化物，钛、锆、钒、钨的碳化物或其组合。
在本实施例中，第一和第二电极20、21可具有板状的结构，从而可彼此平行设置以形成堆叠(Stack)的结构。在其他示例中，第一和第二电极20，21也可具有不同的形状，比如片状、块状(Block)或柱状(Cylinder)，且按照不同的架构进行设置。例如，第一和第二电极20、21可同心设置，从而在其间定义了一个螺旋状连续的空间。
阳离子交换膜22可用来仅通过阳离子，其设置在第一和第二电极20、21间从而形成复数个交替设置的第一通道24和第二通道25。在一些示例中，在操作时，第一通道24和第二通道25可分别作为淡室和浓室使用。在本实施例中，四片阳离子交换膜22形成了交替设置的一个第一通道24和两个第二通道25。在其他示例中，至少三片阳离子交换膜22可设置在第一和第二电极20，21间形成一个或多个第一通道和一个或多个第二通道。
在一些示例中，阳离子交换膜22可包括常规阳离子交换膜，其不仅可通过多价阳离子而且可通过单价阳离子。在不同的应用中，，脱盐装置11也可包括有单价选择性阳离子交换膜，比如将常规阳离子交换膜与单价选择性阳离子交换膜交替排列，从而在电场作用下使得硬度离子可通过常规阳离子交换膜从淡室进入浓室，同时避免硬度离子通过单价选择性阳离子交换膜从浓室进入淡室。这种结构可有效提高脱盐装置对硬度离子的脱除率。。在非限定示例中，用于常规阳离子交换膜的材料可包括含有磺酸基团(Sulfonic AcidGroup)或羧酸基团(Carboxylic Acid Group)的聚合物材料。
隔网装置23设置在相邻的每两片(一对)离子交换膜22间及第一和第二电极20，21与各自相应的相邻的离子交换膜22间。在一些示例中，隔网装置23可包括任何离子可通过(Ion-permeable)的、非电子导电(ElectronicallyNonconductive)的材料，该材料可为膜及多孔或无孔的材料。
这样，在操作时，当脱盐装置11在正常极性状态时，电流施加在其上，流体，如第一和第二输入流体13、14被分别输入进第一通道24和第二通道25中。在一定的应用中，第一和第二输入流体13、14可同时或不同时的输入进脱盐装置11中。
在第一和第二输入流体13、14通过相应的淡室24和浓室25过程中，由于脱盐装置11仅设置有阳离子交换膜22，在淡室24中，第一输入流体13中的至少一部分目标离子，如包括钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)的硬度离子及其他离子，如钠离子(Na+)通过相应的阳离子交换膜22朝向负极21移动从而进入浓室25中。第一输入流体13中的阴离子，如氯离子(Cl-)则不能通过相应的阳离子22而保留在淡室24中。
在浓室25中，第二输入流体14中的阴离子，如氯离子无法通过阳离子交换膜22进行迁移从而保留在相应的浓室25中。在一定的应用中，在操作时，从淡室24中的第一输入流体13中迁移进浓室25中的目标离子，如钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)及浓室25中的其他阳离子，如钠离子可进一步通过阳离子交换膜22迁移，从而进入相邻的淡室24中。在非限定示例中，为了避免从淡室24迁移进浓室25中的目标离子进一步迁移而再次进入淡室24中的第一输入流体13中，第二输入流体14可包括具有高浓度的活性单价阳离子，如钠离子，这样，该流体也可称为富含钠离子的流体。此时，在操作过程中，当浓室25中的阳离子从浓室25向相应的淡室24迁移时，相较于从淡室24迁移进浓室25中的目标阳离子，在继续迁移时，第二输入流体14中的活性单价阳离子可占据大部分离子电流。
在非限定示例中，在相应的浓室25中，活性单价阳离子的浓度可高于从淡室24迁移来的目标离子的浓度。在其他示例中，当从浓室25向相应的淡室24迁移时，在相应的浓室25中，活性单价阳离子的离子迁移率(IonicMobility)大于其内的从淡室24迁移来的目标离子的离子迁移率。在一定的应用中，当从浓室25向相应的淡室24迁移时，第二输入流体14中的活性单价阳离子的数量可大于从淡室24迁移进浓室25中的目标离子的数量。
在操作时，浓室25中的第二输入流体14中的大部分活性单价阳离子可从相应的阳离子交换膜22迁移而进入临近的淡室24中。由于第二输入流体14中的活性单价阳离子占据了大部分离子电流，当浓室25中的阳离子继续从浓室25向相应的淡室24迁移时，大部分目标离子则经由相应的阳离子交换膜22而进入淡室24中，从而在其从相应的淡室24进入浓室25后仍继续保留在浓室25中。这样，就提高了从第一输入流体13中移除目标离子的效率。
在一些示例中，当阳离子从浓室25向淡室24迁移时，为了增加第二输入流体14中活性单价阳离子携带的离子电流，如图1所示，脱盐系统10进一步包括与第二输入流体14流体相通的离子调整单元26。该离子调整单元26可促使在操作中，当阳离子继续从浓室25向相应的淡室24迁移时，浓室25中的第二输入流体14中的活性单价阳离子可携带的离子电流大于浓室中目标离子携带的离子电流。活性单价阳离子可包括钠离子、钾离子或者氢离子。调整单元26可通过向第二输入流体14中注入氯化钠溶液的方法来增加第二输入流体14中活性单价阳离子，即钠离子的浓度。在一定的应用中，离子调整单元26可设置或不设置。
这样，如图2所示，当第二输入流体14通过浓室25时，其把从淡室24迁移来的目标阳离子，如硬度离子带出脱盐装置11，从而第一输出流体15具有合适水平的硬度离子而便于被输入进电去离子装置12中进行进一步的处理。
在一些示例中，脱盐装置11的第一和第二电极20，21的极性可以反转，在相反的电极状态下，原本在正常电极状态下的淡室作为浓室来接收第二输入流体14；原本在正常电极状态下的浓室作为淡室来接收第一输入流体13来对其进行处理，比如移除其内的硬度离子。这样就可以避免或减轻阴阳离子在脱盐装置11内发生沉淀的可能性。
图2所示的实施例仅是示意性的。在一些应用中，脱盐装置11也可用来使用不同的活性离子来移除不同的目标离子。在图2所示的实施例中，目标离子至少包括硬度离子，活性离子可包括钠离子。在其他示例中，活性离子可包括但不限于钾离子(K+)和氢离子(H+)。
图3所示本发明脱盐装置11的硬度离子移除率的一个实施例的实验图表。在该示意性实验中，脱盐装置11设置有九片阳离子交换膜22。脱盐装置11上的电压为5伏。如图3所示，在脱盐装置11连续操作约50分钟过程中，硬度大约为13ppm(以碳酸钙计)的第一输入流体13经处理后产生了硬度大约为3ppm的第一输入流体15。可见，在操作中，第一输入流体13中约77％的硬度离子被移除且第一输出流体15的硬度基本维持在3ppm左右，这表明脱盐装置11具有较高且稳定的硬度离子的移除率。
在图1所示的实施例中，脱盐装置11和电去离子装置12分别设置。在其他示例中，如图4所示，脱盐系统10的脱盐装置11和电去离子装置12也可一体设置以使用相同的阴极和阳极从而作为脱盐装置30使用。图1-2和图4中相同的标号可表示相似的元件。为便于说明，比如，图4中未图示离子交换树脂。
在图4所示的实施例中，脱盐装置30包括第一电极31、第二电极32、复数片离子交换膜38、39、40及复数个隔网装置33。在本实施例中，第一和第二电极31、32分别与电源(未图示)的正负极相连从而可分别作为正极和负极。
第一和第二电极31、32可包括导电材料。在非限定示例中，阴极可为不锈钢材料；阳极可为氧化铱或钛涂铂材料。第一和第二电极31、32可具有板状的结构，从而可彼此平行设置以形成堆叠(Stack)的结构。在其他示例中，第一和第二电极20，21也可具有不同的架构，例如，第一和第二电极31、32可同心设置，从而在其间定义了一个螺旋状连续的空间。
在本实施例中，离子交换膜可分为第一组离子交换膜36和第二组离子交换膜37，其分别设置在第一和第二电极31、32间从而在其间形成对应的第一组交替设置的第一通道34和第二通道35和第二组交替设置的第一通道34’和第二通道35’。在操作时，第一组交替设置的第一通道34和第二通道35可分别作为第一组淡室和浓室使用。第二组交替设置的第一通道34’和第二通道35’可分别作为第二组淡室和浓室使用。在非限定示例中，第一和第二组交替设置的第一通道和第二通道中的每一组均包括复数个交替设置的第一和第二通道。
在本实施例中，第二组离子交换膜37设置在第一组离子交换膜36和第一电极31间，第二组离子交换膜对应的第二组交替设置的第一通道34’和第二通道35’中的第一通道34’用来接收来自第一组离子交换膜36对应的第一组交替设置的第一通道34和第二通道35中的第一通道34的流体以进行进一步处理。一个浓室35可设置在第一和第二组离子交换膜36、37间。在其他示例中，第二组离子交换膜37也可设置在第一组离子交换膜36和第二电极32间。第一组离子交换膜36中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜38。第二组离子交换膜37包括复数片交替设置的阴离子交换膜39和阳离子交换膜40，从而形成上述第二组交替设置的淡室34’和浓室35’。
在一些示例中，第一组离子交换膜36中的阳离子交换膜38可包括有与图2中所示的阳离子交换膜22相似的材料。在非限定示例中，第二组离子交换膜37中的阴离子交换膜39和阳离子交换膜40可包括有与电去离子装置12中对应的阴离子交换膜和阳离子交换膜相似的材料。
在操作时，由于第二组离子交换膜37中的靠近第一组离子交换膜36的离子交换膜40需要承受更大的压差，该靠近第一组离子交换膜36的离子交换膜40的厚度可以大于第一和第二组离子交换膜36、37中其它与第一电极31或第二电极32不相邻的离子交换膜的厚度。在非限定示例中，该靠近第一组离子交换膜36的第二组离子交换膜37中的离子交换膜40的厚度处于1毫米到3毫米间，比如为2毫米。在非限定示例中，与第一电极31和第二电极32分别相邻的离子交换膜的厚度也可能较厚，比如处于1毫米到3毫米间，比如为2毫米。
隔网装置33设置在相邻的每两片离子交换膜间及第一和第二电极31、32与各自相应的相邻的离子交换膜38、39间。在一些示例中，隔网装置33可包括任何离子可通过(Ion-permeable)的、非电子导电(ElectronicallyNonconductive)的材料，该材料可为膜及多孔或无孔的材料。
这样，与图2所示的实施例相似，在操作时，电流施加在脱盐装置30上，第一输入流体13被输入进由第一组离子交换膜36形成的第一通道(淡室)34，第二输入流体14被输入进由第一组离子交换膜36和第二组离子交换膜37中靠近第一组离子交换膜36的离子交换膜40共同形成的第二通道(浓室)35中，从而至少一部分目标离子，如钙、镁等硬度离子可从第一输入流体13中移除以产生第一输出流体15。在第一输入流体13处理中或处理后，第二输入流体14把从第一输入流体13移除的目标离子带出脱盐装置30以产生第二输出流体16。
随后，与图1所示的电去离子装置12相似，来自于第一组离子交换膜36的第一输出流体15被输入进由第二组离子交换膜37形成的淡室34’中以进一步移除其中的其它离子，从而产生具有较高质量的产品流体17。其间，在装载于淡室34’中的离子交换树脂(未图示)中发生水分解反应以便于离子交换树脂的再生。来自于流体源(未图示)的第三输入流体18被输入进由第二组离子交换膜37形成的浓室35’中以把从相应的淡室34’中移除的离子带出脱盐装置30，从而产生浓缩流体19。
图4所示的实施例仅是示意性的。在本实施例中，电去离子装置12与脱盐装置11一体设置。另外，其他脱盐装置，比如电渗析(Electrodialysis)装置或倒极电渗析(Electrodialysis Reversal)装置也可与脱盐装置11一体设置以使用相同的阳极和阴极。相似的，其他目标离子，其包括但不限于硬度离子也可被移除。在一定的应用中，第一和第二电极31、32的极性也可改变。
在本发明实施例中，脱盐装置11设置有阳离子交换膜来处理流体以移除流体中的目标离子，如硬度离子。该脱盐装置11具有较高且稳定的移除效率。这样，当具有合适水平目标离子的流体被输入进电去离子装置中进行进一步处理时，在电去离子装置中发生沉淀或结垢的风险就被大大的降低，从而有利于该电去离子装置连续且稳定的操作。此外，脱盐装置11也可与电去离子装置或其他脱盐装置分别独立设置或一体设置，从而提高了系统的灵活性和适应性。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (19)

1.一种脱盐系统，包括：
脱盐装置，其包括：
第一和第二电极；
第一组成对的离子交换膜，其设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，该第一通道用于接收第一输入流体进行处理，该第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的离子，所述第二输入流体包括具有高浓度的活性单价阳离子；
复数个隔网装置，其设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间；其中，
第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜，且所述第一组成对的所述阳离子交换膜包括交替设置的常规阳离子交换膜与单价选择性阳离子交换膜，从而使得在电场作用下在所述第一通道内的流体中的硬度离子可通过所述常规阳离子交换膜进入所述第二通道内的流体中，同时避免所述第二通道内的流体中的硬度离子进入所述第一通道内。。
2.如权利要求1所述的脱盐系统，其进一步包括与所述脱盐装置第二通道流体相通并用来增加所述第二输入流体中活性阳离子数量的离子调整单元。
3.如权利要求2所述的脱盐系统，其中所述离子调整单元可通过向所述第二输入流体中注入含氯化钠的溶液来增加所述第二输入流体中活性阳离子的数量。
4.如权利要求1所述的脱盐系统，其中所述脱盐装置可用来移除所述第一输入流体中至少一部分硬度离子。
5.如权利要求1所述的脱盐系统，其中所述脱盐装置进一步包括第二组成对的离子交换膜，该第二组成对的离子交换膜设置在所述第一组离子交换膜与所述第一和第二电极之一间并形成第二组交替设置的第一和第二通道，其中第二组成对的离子交换膜包括复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜。
6.如权利要求5所述的脱盐系统，其中所述脱盐装置进一步包括设置在所述第二组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中的离子交换树脂。
7.如权利要求5所述的脱盐系统，其中所述第二组交替设置的第一和第二通道中的第一通道可用来接收来自所述第一组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中的流体。
8.如权利要求1所述的脱盐系统，其进一步包括可用于接收来自所述脱盐装置的第一组交替设置的所述第一和第二通道中的第一通道中的流体以进行进一步处理的电去离子装置。
9.一种脱盐系统，包括：
可用于移除流体中硬度离子的脱盐装置，其包括：
第一和第二电极；
第一组成对的离子交换膜，其设置在第一和第二电极间并形成第一组交替设置的第一和第二通道，该第一通道用于接收第一输入流体以移除其内的至少一部分硬度离子，该第二通道用于接收第二输入流体以带走从所述第一输入流体中移除的硬度离子，所述第二输入流体包括具有高浓度的活性单价阳离子；
第二组成对的离子交换膜，其设置在所述第一组离子交换膜与所述第一和第二电极之一间并形成第二组交替设置的第一和第二通道；
复数个隔网装置，其设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间；其中，
第一组成对的离子交换膜中的每一片离子交换膜均为阳离子交换膜；第二组成对的离子交换膜包括复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜，且所述第一组成对的所述阳离子交换膜包括交替设置的常规阳离子交换膜与单价选择性阳离子交换膜，从而使得在电场作用下在所述第一通道内的流体中的硬度离子可通过所述常规阳离子交换膜进入所述第二通道内的流体中，同时避免所述第二通道内的流体中的硬度离子进入所述第一通道内。
10.如权利要求9所述的脱盐系统，其中所述第二组交替设置的第一和第二通道中的第一通道可用来接收来自所述第一组交替设置的第一和第二通道中的第一通道的流体。
11.如权利要求9所述的脱盐系统，其进一步包括与所述脱盐装置第二通道流体相通并用来增加所述第二输入流体中活性阳离子数量的离子调整单元，其中该离子调整单元通过向第二输入流体中注入含氯化钠的溶液来增加所述第二输入流体中活性阳离子的数量。
12.如权利要求9所述的脱盐系统，其中所述第二组成对的离子交换膜中的靠近第一组成对的离子交换膜的离子交换膜的厚度大于所述第二组离子交换膜中的其它与所述第一和第二电极不相邻的离子交换膜的厚度。
13.一种从流体中移除离子的方法，包括：
输入第一输入流体到由脱盐装置中的第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中以移除其内的至少一部分阳离子并产生第一输出流体；及
输入第二输入流体到由所述脱盐装置中的所述第一组成对的阳离子交换膜形成的第一组交替设置的第一和第二通道中的第二通道中以带走从所述第一输入流体中移除的至少一部分阳离子，所述第二输入流体包括具有高浓度的活性单价阳离子。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括在输入第二输入流体到所述脱盐装置前增加所述第二输入流体中活性阳离子的数量。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述脱盐装置包括：
第一和第二电极；
第一组成对的阳离子交换膜，其设置在所述第一和第二电极间并形成所述第一组交替设置的第一和第二通道；及
复数个隔网装置，其设置在相邻的两片离子交换膜之间及第一和第二电极与各自相邻的离子交换膜之间，且所述第一组成对的所述阳离子交换膜包括交替设置的常规阳离子交换膜与单价选择性阳离子交换膜，从而使得在电场作用下在所述第一通道内的流体中的硬度离子可通过所述常规阳离子交换膜进入所述第二通道内的流体中，同时避免所述第二通道内的流体中的硬度离子进入所述第一通道内。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述脱盐装置进一步包括第二组成对的离子交换膜，该第二组成对的离子交换膜设置在所述第一组离子交换膜与所述第一和第二电极之一间并形成第二组交替设置的第一和第二通道，其中第二组成对的离子交换膜包括复数片交替设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述脱盐装置进一步包括设置在所述第二组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中的离子交换树脂。
18.如权利要求13所述的方法，其进一步包括：
输入所述第一输出流体到由所述脱盐装置中的第二组成对的离子交换膜形成的第二组交替设置的第一和第二通道中的第一通道中以进行离子移除；及
输入第三流体到由所述脱盐装置中的第二组成对的离子交换膜形成的第二组交替设置的第一和第二通道中的第二通道中以带走从所述第一输出流体中移除的至少一部分离子。
19.如权利要求13所述的方法，其进一步包括：
输入所述第一输出流体到电去离子装置中进行处理；及
输入第三流体到所述电去离子装置中以带走从所述第一输出流体中移除的至少一部分离子。
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