CN103212276B - 基于电渗析的空气除湿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电渗析的空气除湿装置，包括直流电源和除湿单元，其中除湿单元包括正电极、负电极、高分子分离膜、塑料膜、除湿室和吹扫室。本发明装置利用直流电场中水蒸气的定向移动以及高分子分离膜对水蒸气分子的较高渗透系数直接对湿空气进行除湿，提高了除湿的效果及准确性，避免了无谓能量的消耗。与传统冷冻除湿装置相比，本发明装置结构简单，操作方便。本发明装置可以使用清洁环保的太阳能光伏发电系统（或风能发电等产生电力的系统）进行驱动，起到了节能减排的效果，有效的利用了各种自然能源。
Description
技术领域
本发明属于空气除湿、热湿独立处理的技术领域，涉及一种基于电渗析的新型空气直接除湿装置。
背景技术
高效空气除湿方式是实现热湿独立处理的关键和瓶颈，在空调和其他工业领域也有广泛应用，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、固体吸附剂除湿、膜法除湿及压力除湿等。传统的空气处理方式为冷冻除湿，由于冷冻水温度有限，冷冻除湿的除湿能力有限，而且冷水机组降低出水温度后其能耗也会有所提高。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。
水分子可以通过氢键和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，这些因素导致了水分子在膜中的透过行为不再符合其它气体的透过规律，而高分子分离膜对水分子的较高透过能力可以用于水蒸气和空气中其他气体成分的分离。此外，由于水分子是极性分子，在湿空气中施加电场可以引起水蒸气的极化，使水蒸气更易凝结为液态水。同时，湿空气中的水蒸气分子带有一定的电极性，在湿空气中施加电场会使水蒸气分子进行定向迁移。此外，在湿空气中漂浮的固体颗粒物在电场作用下可能会出现一些带电、聚集等现象，从而促进水蒸气的凝结，这些因素使得水分子在直流电场作用下的运动特性不同于空气中其他气体分子。因此可通过电渗析的原理构建一种用于空气除湿的新装置----基于电渗析的空气直接除湿装置。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提出一种高效低能耗并且稳定可靠的空气除湿装置。
技术方案：本发明的一种基于电渗析的空气除湿装置，包括直流电源和除湿单元。所述的除湿单元包括正电极、负电极、高分子分离膜、塑料膜、除湿室和吹扫室，所述的正电极和负电极分别设置在除湿单元的两端，在正电极和负电极之间设置一组或几组膜对，每组膜对包括一个高分子分离膜和一个塑料膜，所述的高分子分离膜和塑料膜交替设置在除湿单元内，并与正电极及负电极平行，将除湿单元分为交替且互不相通的除湿室和吹扫室。
所述的直流电源的正极接线和负极接线分别与除湿单元的正电极和负电极连接。在电场作用下，所述除湿室内空气中的水蒸气会向正电极进行迁移，透过对水分子具有较高渗透系数的高分子分离膜并到达与除湿室相邻的吹扫室，从而完成与除湿室内空气中其他气体的分离，与此同时，所述吹扫室内空气中的水蒸气在塑料膜的作用下被截止在吹扫室中。这个过程造成除湿室中湿空气的水蒸气含量有所降低，而相邻吹扫室中空气的水蒸气含量有所增大。
所述的除湿室和吹扫室均设置有空气入口和空气出口，所述除湿室的空气入口与需要除湿的湿空气的空气管道连接，所述除湿室的空气出口与为用户提供空气的空气管道连接，所述吹扫室的空气入口和空气出口分别与吹扫气的进风管和排风管连接。需要除湿的空气进入除湿室进行除湿，之后送入室内或其他场合使用。与此同时，所述吹扫室中的吹扫气通过与其连通的进风管和排风管不断与室外空气循环，从而带走从除湿室中渗透到吹扫室的水蒸气，以保证除湿过程稳定高效的进行。
本发明的有益效果是：
1、利用直流电场中水蒸气的定向移动以及高分子分离膜对水蒸气分子的较高渗透系数直接对湿空气进行除湿，整个除湿系统结构简单，操作方便。
2、高分子分离膜的引入提高了除湿的效果及准确性，避免了无谓能量的消耗。
3、除湿过程中只需提供使空气中水蒸气发生定向迁移的电能，而不需要将空气冷却到露点温度以下，因此与传统冷冻除湿相比不需要消耗多余的冷量和热量，节能环保。
4、本发明的除湿系统可以使用清洁环保的太阳能光伏发电系统(或风能发电等产生电力的系统)进行驱动，起到了节能减排的效果，有效的利用了各种自然能源。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
图2是本发明的除湿单元的结构示意图。
附图中标号为：直流电源A、除湿单元B、正电极1、负电极2、高分子分离膜3、塑料膜4、除湿室5和吹扫室6。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。如附图1所示，本发明的一种基于电渗析的空气除湿装置，包括直流电源A和除湿单元B。如附图2所示，除湿单元B包括正电极1、负电极2、高分子分离膜3、塑料膜4、除湿室5和吹扫室6，正电极1和负电极2分别设置在除湿单元B的两端，在正电极1和负电极2之间设置一组或几组膜对，每组膜对包括一个高分子分离膜3和一个塑料膜4，高分子分离膜3和塑料膜4交替设置在除湿单元B内，并与正电极1及负电极2平行，将除湿单元B分为交替且互不相通的除湿室5和吹扫室6。
直流电源A的正极接线与除湿单元B的正电极1连接，直流电源A的负极接线与除湿单元B的负电极2连接。在电场作用下，除湿室5内空气中的水蒸气会向正电极1进行迁移，透过对水分子具有较高渗透系数的高分子分离膜2并到达与除湿室5相邻的吹扫室6，从而完成与除湿室5内空气中其他气体的分离，与此同时，吹扫室6内空气中的水蒸气在塑料膜3的作用下被截止在吹扫室6中。这个过程造成除湿室5中湿空气的水蒸气含量有所降低，而相邻吹扫室6中空气的水蒸气含量有所增大。
具体连接方式如下：
除湿室5和吹扫室6均设置有空气入口和空气出口，除湿室5的空气入口与需要除湿的湿空气的空气管道连接，除湿室5的空气出口与为用户提供空气的空气管道连接，吹扫室6的空气入口和空气出口分别与吹扫气的进风管和排风管连接。需要除湿的空气进入除湿室5进行除湿，之后送入室内或其他场合使用。与此同时，吹扫室6中的吹扫气通过与其连通的进风管和排风管不断与室外空气循环，从而带走从除湿室5中渗透到吹扫室6的水蒸气，以保证除湿过程稳定高效的进行。
Claims (2)
1.一种基于电渗析的空气除湿装置，包括直流电源(A)和除湿单元(B)；所述的除湿单元(B)包括正电极(1)、负电极(2)、高分子分离膜(3)、塑料膜(4)、除湿室(5)和吹扫室(6)；所述的正电极(1)和负电极(2)分别设置在除湿单元(B)的两端，在正电极(1)和负电极(2)之间设置一组或几组膜对，每组膜对包括一个高分子分离膜(3)和一个塑料膜(4)；所述的高分子分离膜(3)和塑料膜(4)交替设置在除湿单元(B)内，并与正电极(1)及负电极(2)平行，将除湿单元(B)分为交替且互不相通的除湿室(5)和吹扫室(6)；直流电源(A)的正极接线与除湿单元(B)的正电极(1)连接，直流电源(A)的负极接线与除湿单元(B)的负电极(2)连接。
2.根据权利要求1所述的基于电渗析的空气除湿装置，其特征在于：所述的除湿室(5)和吹扫室(6)均设置有空气入口和空气出口，所述除湿室(5)的空气入口与需要除湿的湿空气的空气管道连接，所述除湿室(5)的空气出口与为用户提供空气的空气管道连接，所述吹扫室(6)的空气入口和空气出口分别与吹扫气的进风管和排风管连接。
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