CN103298749A - 具有阻隔间隔件的电纯化装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种电纯化装置及其制造方法。该电纯化装置可例如在电流效率和膜利用率方面提供工作效率的提高。

Description

具有阻隔间隔件的电纯化装置

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本专利申请要求于2010年11月12日提交的名称为“CROSS-FLOW ELECTROCHEMICAL DEIONIZATION DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF”的美国临时专利申请序列号61/413,021以及于2011年7月21日提交的名称为“MODULAR CROSS-FLOW ELECTRODIALYSIS DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF”的美国临时专利申请序列号61/510,157的优先权，上述各临时专利申请的全部公开内容以参考的方式并入本文中用于所有目的。

技术领域

本公开涉及水处理的系统和方法、以及制造用于水处理的系统或装置的方法。更具体地，本公开涉及利用电纯化装置进行水处理的系统和方法、以及制造用于处理水的电纯化装置的方法。

发明内容

本公开的一个或多个方面涉及一种制备用于电纯化装置的第一池堆的方法。该方法包括：在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的周边的第一部分处将第一阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜，以形成具有第一流体流道的第一室。该方法还包括：在第一阳离子交换膜的周边的第二部分和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜，以形成具有第二流体流道的第二室，第二流体流道在不同于第一流体流道的方向上。第一室和第二室的每一个可构造且布置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的各自表面积的85%的流体接触。

本公开的其它方面涉及一种用于制备电纯化装置的池堆的方法。该方法可包括通过在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的周边的第一部分处将第一阳离子交换膜固定到第一阴离子交换膜而形成第一室，以提供具有设置在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件。该方法还可包括通过在第二阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第二阳离子交换膜而形成第二室，以提供具有设置在第二阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件。该方法还可包括通过在第一阳离子交换膜的周边的第二部分处以及在第二阴离子交换膜的周边的一部分处将第一间隔件组件固定到第二间隔件组件而形成第三室，以提供具有设置在第一间隔件组件和第二间隔件组件之间的间隔件的堆组件。第一室和第二室的每一个可构造且布置成提供在不同于第三室内的流体流动方向的方向上的流体流动方向。

本公开的其它方面可提供一种包括池堆的电纯化装置。池堆可包括第一室，该第一室包括第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜。第一室可构造且布置成提供在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间的第一方向上的直接流体流。池堆还可包括第二室，该第二室可包括第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜，以提供在第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间的第二方向上的直接流体流。第一室和第二室的每一个构造且布置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的表面积的85%的流体接触。

本公开的其它方面涉及一种用于电纯化装置的池堆。池堆可包括多个交替的离子消耗室和离子浓缩室。每个离子消耗室可具有在第一方向上提供稀释流体流的进口和出口。每个离子浓缩室可具有在不同于第一方向的第二方向上提供浓缩流体流的进口和出口。池堆还可包括位于池堆内的阻隔间隔件。该阻隔间隔件可构造且布置成改变经过池堆的稀释流体流和浓缩流体流中的至少一个的方向。

本公开的其它方面涉及一种电纯化装置。该电纯化装置包括池堆，该池堆包括交替的离子稀释室和离子浓缩室。每个离子稀释室可构造且布置成提供在第一方向上的流体流。每个离子浓缩室可构造且布置成提供在不同于第一方向的第二方向上的流体流。该电纯化装置可包括位于池堆的第一端处的与阴离子交换膜相邻的第一电极。该电纯化装置还可包括位于池堆的第二端处的与阴极交换膜相邻的第二电极。阻隔间隔件可位于池堆中，并且构造且布置成重新引导稀释流体流和浓缩流体流中的至少一个经过电纯化装置并且防止第一电极和第二电极之间的直接电流路径。

在本公开的其它方面中，提供一种提供饮用水源的方法。该方法可包括提供包括池堆的电纯化装置。池堆可包括交替的离子稀释室和离子浓缩室。每个离子稀释室可构造且布置成提供在第一方向上的流体流。每个离子浓缩室可构造且布置成提供在不同于第一方向的第二方向上的流体流。每个离子浓缩室和离子稀释室可构造且布置成提供大于交替的离子稀释室和离子消耗室的各自表面积的85%的流体接触。该方法还可包括将含有大约35,000 ppm总溶解固体的海水进料流流体地连接到电纯化装置的进口。该方法还可包括将电纯化装置的出口流体地连接到饮用点。

附图说明

各附图并非意图按比例绘制。在附图中，对于各种附图中图示说明的各相同或几乎相同的部件用类似的数字来表示。为了清楚起见，在每个附图中不将每个部件都标示出。在附图中：

图1是根据本公开一个或多个实施例的电纯化装置的一部分的示意图；

图2是根据本公开一个或多个实施例的电纯化装置的一部分的示意图；

图3是根据本公开一个或多个实施例的电纯化装置的一部分的示意图；

图4是根据本公开一个或多个实施例的电纯化装置的一部分的示意图；

图5是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的膜池堆的电去离子装置的一部分的示意性侧视图；

图6是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的膜池堆的电去离子装置的一部分的示意性侧视图；

图7是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的膜池堆的电去离子装置的一部分的示意性侧视图；

图8是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图9是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图10是根据本公开的将膜池堆固定在外壳内的方法的一个或多个实施例示意图；

图11是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图12是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图13是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图14是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图15是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图16是根据本公开一个或多个实施例的将膜池堆固定在外壳内的方法的示意图；

图17是根据本公开一个或多个实施例的多程电纯化装置的示意图；

图18是根据本公开一个或多个实施例的阻隔间隔件的示意图；

图19是根据本公开一个或多个实施例的间隔件组件以及其间的阻隔间隔件的示意图；

图20是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的池堆的电纯化装置的一部分的示意图；

图21是根据本公开一个或多个实施例的阻隔间隔件的示意图；

图22是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的池堆的电纯化装置的一部分的示意图；

图23A和23B是根据本公开一个或多个实施例的包括位于外壳内的池堆的电纯化装置的一部分的示意图；

图24A和24B是根据本公开一个或多个实施例的包括第一模块化单元、第二模块化单元以及位于其间的阻隔间隔件的电纯化装置的一部分的示意图；

图25是根据本公开一个或多个实施例的阻隔间隔件的示意图；

图26是根据本公开一个或多个实施例的间隔件组件的示意图；

图27是根据本公开一个或多个实施例的池堆的示意图；

图28是根据本公开一个或多个实施例的池堆的示意图；

图29是根据本公开一个或多个实施例的池堆的示意图；

图30是根据本公开一个或多个实施例的间隔件的示意图；

图31是根据本公开一个或多个实施例的经过膜和间隔件的池堆的示意性分解视图；

图32是根据本公开一个或多个实施例的部分组装的池堆的示意性剖视图和详细视图；

图33是根据本公开一个或多个实施例的组装好的堆的一部分的示意图；

图34是根据本公开的一个或多个实施例的包覆模制间隔件的示意图；

图35是根据本公开一个或多个实施例的池堆的剖面示意图；

图36是根据本公开一个或多个实施例的池堆的剖面示意图；

图37是根据本公开一个或多个实施例的间隔件的示意性俯视图；

图38A和图38B是根据本公开一个或多个实施例的间隔件的细节的示意图；图38B是图38A沿线B-B的剖面；

图39是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图；

图40是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图；

图41是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图；

图42是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图；

图43是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图；并且

图44是根据本发明一个或多个实施例的间隔件和膜的堆的示意图。

附图中的至少一些可描绘处于特定构造和几何结构的膜、间隔件、池堆和外壳。然而，本公开并不局限于这些特定构造和几何结构。例如，外壳可具有任何合适的几何结构，使得可将一个或多个膜池堆或模块化单元固定在外壳内。例如，外壳可以是圆柱形、多边形、正方形或者矩形。就膜池堆和模块化单元而言，只要可以将池堆或模块化单元固定到外壳，那么任意合适的几何结构均是可接受的。例如，膜或间隔件可以具有矩形的形状。在某些实施例中，可以不需要外壳。膜和间隔件的几何结构可以是任意合适的几何结构，使得可将膜和间隔件固定在池堆内。在某些实施例中，池堆上的特定数量的角部或顶点会是期望的。例如，可能期望有三个或更多的角部或顶点以将池堆固定到外壳。在某些实施例中，可选择外壳、池堆、膜和间隔件中的任一个的几何结构，以适应电纯化装置的工作参数。例如，间隔件可以是不对称的，以便适应稀释流和浓缩流之间的流速差异。

具体实施方式

利用电场对流体进行纯化的装置通常用于对含有溶解离子的水和其它液体进行处理。以这种方式处理水的两种类型装置是电去离子装置和电渗析装置。

电去离子（EDI）是利用电活性介质和电势影响离子传输而从水中除去或者至少减少一种或多种电离或可电离核素的方法。电活性介质通常用来交替地收集和释放离子和/或可电离核素，并且在一些情况下利用离子或电子取代机制来促进离子传输，这可以是连续地进行。EDI装置可以包括永久或暂时带电荷的电化学活性介质，并且可以分批地、间歇地、连续地和/或甚至在反转极性模式中运行。EDI装置可以操作以促进被特别地设计用来实现或增强性能的一种或多种电化学反应。此外，这种电化学装置可包括电活性膜，例如半渗透或选择性渗透离子交换膜或双极膜。连续电去离子（CEDI）装置是本领域技术人员已知的电去离子装置，该装置以能够连续进行水纯化同时连续补充离子交换材料的方式而运行。CEDI技术可以包括诸如连续去离子、填充池电渗析或者电透析（electrodiaresis）之类的方法。在受控制的电压和盐度条件下，在CEDI系统中，可以使水分子分裂而产生氢或水合氢离子或核素以及氢氧或羟基离子或核素，其可以在装置中再生离子交换介质因而便于被捕获的核素从其中释放。这样，可以在无需化学补充离子交换树脂的情况下连续地纯化待被处理的水流。

除了电渗析（ED）装置通常在膜之间不包含电活性介质外，ED装置基于与CEDI相似的原理而工作。对于低盐度的给水，由于缺乏电活性介质因而电阻升高，因此会阻碍电渗析的操作。而且，因为对于高盐度给水的电渗析操作可以导致电流消耗升高，所以目前为止此电渗析装置已最有效地用于中等盐度的源水。在基于电渗析的系统中，因为没有电活性介质，所以水的分离是不充分的，并且通常避免在这种情况中操作。

在CEDI和ED装置中，多个相邻的池或室通常被选择性渗透膜所分隔，该选择性渗透膜允许带正电荷或负电荷的核素通过但通常不允许这两种核素同时通过。在这种装置中，稀释或消耗室通常被浓缩室所间隔。当水流经过消耗室时，在电场（例如直流电场）的影响下离子和其它带电荷核素通常被吸入浓缩室。带正电荷的核素被吸向通常位于多个消耗室和浓缩室的堆的一端的阴极，并且带负电荷的核素类似地被吸向通常位于室堆的相对端的这种装置的阳极。这些电极通常被容纳在电解质室中，电解质室通常被部分地隔离而不与消耗室和/或浓缩室流体连通。一旦在浓缩室中，带电荷的核素通常被选择性渗透膜的阻挡层捕获，该选择性渗透膜至少部分地限定浓缩室。例如，阳离子选择膜通常阻止阴离子从浓缩室出来而向阴极进一步移动。一旦被捕获在浓缩室中，则可以在浓缩流中除去被捕获的带电荷核素。

在CEDI和ED装置中，通常从施加给电极（阳极或正电极、以及阴极或负电极）的电压源和电流源向池施加直流电场。该电压源和电流源（统称为“电源”）自身可以由多种途径（例如交流电源）或者由例如来源于太阳能、风能或波浪能的动力源提供动力。在电极/液体界面处发生电化学半池反应，该半池反应引发和/或促进经过膜和室的离子传输。可以利用容纳电极组件的专用室中的盐浓度而某种程度地控制发生在电极/界面处的特定电化学反应。例如，具有高氯化钠含量的输送至阳极电解质室的进料将趋向于产生氯气和氢离子，而输送至阴极电解质室的这种进料将趋向于产生氢气和氢氧离子。一般来说，阳极室处产生的氢离子将与游离的阴离子（例如氯离子）相关联，从而保持电中性且形成盐酸溶液，类似地，阴极室处产生的氢氧离子将与游离离子（例如钠）相关联，从而保持电中性且形成氢氧化钠溶液。可以在该方法中根据需要将电极室的反应产物（例如所产生的氯气和氢氧化钠）用于消毒目的，用于膜清洗和除污的目的，以及用于pH值调节目的。

板和框架以及螺旋缠绕设计已用于各种类型的电化学去离子装置，这些装置包括但不限于电渗析（ED）和电去离子（EDI）装置。市售的电渗析装置通常属于板和框架设计，而电去离子装置可以是板和框架构造以及螺旋构造二者。

本发明涉及可以对可容纳在外壳内的流体进行电纯化的装置、以及其制造方法和使用。待被纯化的液体或其它流体进入该纯化装置或设备，并且在电场的影响下被处理而产生离子耗尽液体。来自进入的液体的核素被收集而产生离子浓缩液体。可利用各种技术组装该电纯化装置（其也可称为电化学分离系统或电化学分离装置）的部件，从而实现该装置的最佳运行。

在本公开的一些实施例中，提供一种固定或结合离子交换膜（以及任选地间隔件）以制造用于电纯化装置的膜池堆的方法。该方法可提供用于电纯化装置（例如交叉流电渗析（ED）装置）的多个阴离子交换膜和阳离子交换膜的固定。

在本公开的某些实施例中，提供一种制备用于电纯化装置的第一池堆方法。该方法可包括将第一离子交换膜固定到第二离子交换膜。间隔件可位于第一离子交换膜和第二离子交换膜之间，以形成间隔件组件。当用于电纯化装置时，此间隔件组件限定可允许流体流的第一室。可将多层离子交换膜彼此固定，以提供一系列室。在某些实施例中，可制造多个间隔件组件，并且可以使这些间隔件组件彼此固定。间隔件可位于每个间隔件组件之间。这样，用于电纯化装置的一系列室构造成允许在每个室内的在一个或多个方向上的流体流。

可位于这些室内的间隔件可为这些室提供结构并且限定这些室，并且在某些实例中可帮助引导流体流经所述室。间隔件可由能够实现室内的期望结构和流体流动的聚合物材料或其它材料制成。在某些实施例中，间隔件可构造且布置成在室内重新引导或重新分配流体流。在一些实例中，间隔件可包括网状或筛网材料，其提供结构并且允许经过该室的期望的流体流。

根据一个或多个实施例，可提高电化学分离系统的效率。电流损耗是低效率的一个可能原因。在一些实施例中（例如涉及交叉流设计的那些实施例），可解决电流泄漏的可能性。电流效率可定义为对于使离子从稀释流移动出来并进入浓缩流有效的电流的百分率。电化学分离系统或电纯化装置中可以存在各种电流低效率的原因。低效率一个可能的原因可涉及通过流经稀释和浓缩进口和出口歧管而绕过池对（相邻的浓缩室和稀释室的对）的电流。开放的进口歧管和出口歧管可与流动室直接流体连通并且可减小各流道中的压力降。从一个电极流到另一个电极的电流的一部分可通过流经开放区域而绕过池对的堆。该旁路电流降低电流效率并且增加能耗。低效率的另一个可能原因可涉及由于离子交换膜的不完美的选择透过性而造成离子从浓缩流进入稀释流。在一些实施例中，与装置内的膜和筛网的密封和灌封相关联的技术可有助于减小电流泄漏。

在一个或多个实施例中，可对经过堆的旁通路径进行操作以促进电流沿直接路径流经池堆，从而提高电流效率。在一些实施例中，电化学分离装置或电纯化装置可构造且布置成使得一个或多个旁通路径比经过池堆的直接路径更加曲折。在至少某些实施例中，电化学分离装置或电纯化装置可构造且布置成使得一个或多个旁通路径具有比经过池堆的直接路径更高的电阻。在涉及模块化系统的一些实施例中，单独的模块化单元可构造成提高电流效率。模块化单元可构造且布置成提供将会有助于提高电流效率的电流旁通路径。在非限制性实施例中，模块化单元可包括构造成提高电流效率的歧管系统和/或流量分配系统。在至少一些实施例中，包围电化学分离单元中的池堆的框架可构造和布置成提供预定的电流旁通路径。在一些实施例中，促使形成电化学分离装置内的多程流动构造可有助于减小电流泄漏。在至少一些非限制性实施例中，可将阻隔膜或间隔件插在模块化单元之间，以引导稀释和/或浓缩流进入多程流动构造从而提高电流效率。在一些实施例中，可实现至少大约60%的电流效率。在其它实施例中，可实现至少大约70%的电流效率。在其它实施例中，可实现至少大约80%的电流效率。在至少一些实施例中，可实现至少大约85%的电流效率。

间隔件可构造且布置成重新引导流体流和电流中的至少一个以提高电流效率。间隔件也可构造且布置成在电纯化装置中形成多个流体流动阶段。间隔件可包括实心部，以在特定方向上重新引导流体流。该实心部也可在特定方向上重新引导电流流动，并且防止电纯化装置中的阳极和阴极之间的直接路径。包括实心部的间隔件可被称为阻隔间隔件。该阻隔间隔件可位于池堆内，或者可位于第一池堆或第一模块化单元以及第二池堆或第二模块化单元之间。

在一些实施例中，相互固定的多个离子交换膜可以交替地为阳离子交换膜和阴离子交换膜，以提供一系列离子稀释室和离子浓缩室。

这些膜的几何结构可以是任何合适的几何结构，使得可将膜固定在池堆内。在某些实施例中，期望有池堆上的特定数量的角部或顶点，以便将池堆合适地固定在外壳内。在某些实施例中，特定的膜可具有与池堆中的其他膜不同的几何结构。可以选择膜的几何结构以帮助实现以下情况中的至少一种：使膜相互固定，将间隔件固定在池堆内，将膜固定在模块化单元内，将膜固定在支撑结构内，将一组膜（例如池堆）固定到外壳，以及将模块化单元固定到外壳中。

膜、间隔件和间隔件组件可在膜、间隔件或间隔件组件的周边或边缘的一部分处被固定。周边的一部分可以是膜、间隔件或间隔件组件的连续或非连续长度。被选择用来固定膜、间隔件或间隔件组件的周边的那部分可提供界线或边界，以在预定方向上引导流体流。

在某些实施例中，一种制备池堆的方法可包括在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的周边的第一部分处将第一阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜，以形成具有第一流体流道的第一室。该方法还可以包括在第一阳离子交换膜的周边的第二部分和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜，以形成具有第二流体流道的第二室，第二流体流道在不同于第一流体流道的方向上。

可以借助离子交换膜的周边的彼此固定的部分而选择并提供第一流体流道和第二流体流道。将第一流体流道作为沿0°轴线延伸的方向，第二流体流道可在大于0度且小于360°的任意角度的方向上延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流道可在90°角度的方向上或者垂直于第一流体流道延伸。在其它实施例中，第二流体流道可在与第一流体流道成180°角度的方向上延伸。在另一个实施例中，第一流体流道可在0°的方向上延伸。第二流体流道可在60°的方向上延伸，并且第三流体流道可在120°的方向上延伸。第四流体流道可在0°的方向上延伸。

如果将额外的离子交换膜固定到池堆以提供额外的室，则在这些额外的室中的流体流道可以与第一流体流道和第二流体流道相同或不同。在某些实施例中，每个室中的流体流道在第一流体流道和第二流体流道之间交替。例如，第一室内的第一流体流道可在0°的方向上延伸。第二室内的第二流体流道可在90°的方向上延伸，并且第三室内的第三流体流道可在0°的方向上延伸。在某些实例中，在第一方向上延伸的第一流体流道以及在第二方向上延伸的第二流体流道可被称为交叉流电纯化。

在其它实施例中，每个室内的流体流道相继地在第一流体流道、第二流体流道和第三流体流道之间交替。例如，第一室中的第一流体流道可在0°的方向上延伸。第二室内的第二流体流道可在30°的方向上延伸，并且第三室内的第三流体流道可在90°的方向上延伸。第四室内的第四流体流道可在0°的方向上延伸。在另一个实施例中，第一室内的第一流体流道可在0°的方向上延伸。第二室内的第二流体流道可在60°的方向上延伸，并且第三室内的第三流体流道可在120°的方向上延伸。第四室内的第四流体流道可在0°的方向上延伸。

在本公开的某些实施例中，可调整、重新分配或者重新引导室内的流量，从而提供流体与室内的膜表面的更大接触。室可构造且布置成重新分配室内的流体流。室可具有阻碍物、突出部、突起、凸缘或挡板，其可提供用以重新分配经过室的流动的结构，将在下面进一步描述。在某些实施例中，阻碍物、突出部、突起、凸缘或挡板可被称为流量再分配器。

电纯化装置的池堆中的每个室可构造和布置成提供用于流体接触的表面积或膜利用率的预定百分率。已发现在电纯化装置的操作中膜利用率越大则提供更高的效率。实现更大膜利用率的优点可包括：降低能耗、减小装置的占用面积、减小经过装置的行程数、以及提高产品水的品质。在某些实施例中，可实现的膜利用率大于65%。在其它实施例中，可实现的膜利用率大于75%。在某些其它实施例中，可实现的膜利用率可以大于85%。膜利用率可至少部分地取决于用于使各膜相互固定的方法以及间隔件的设计。为了获得预定的膜利用率，可选择合适的固定技术和部件以便实现可靠且牢固的密封，该密封允许在不发生装置内泄漏的情况下实现电纯化装置的最佳运行，同时保持膜的大表面积可用于该过程中。

可以通过用于确保膜之间的接合的任何合适手段而实现密封，从而提供经过由膜所限定室的期望流体流道。例如，可以利用胶粘剂、诸如经由激光或超声波焊接的热粘接来实现密封，或者通过例如使用相邻的膜和/或间隔件上的阳型和阴型特征物的匹配或互锁来实现密封。在某些实例中，为了制造膜池堆，制造多个间隔件组件并且在间隔件组件的周边的一些部分处用胶粘剂将间隔件组件粘接或固定到一起。间隔件位于固定在一起的间隔件组件之间。在某些实例中，可以在每个间隔件组件的周边的一部分处将间隔件组件相互固定，从而提供具有至少两个流体流道的多个室。例如，可以将间隔件组件相互固定以提供具有在第一方向上的流体流道的第一室以及具有在第二方向上的流体流道的第二室。代替胶粘剂，可利用热粘接或机械互锁特征物来提供室。

在本公开的一些实施例中，一种制备电纯化装置的池堆的方法包括形成室。可以通过将离子交换膜相互固定而形成第一室，以提供具有设置在离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件。例如，可以在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜的周边的第一部分处将第一阳离子交换膜固定到第一阴离子交换膜，以提供具有设置在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件。

可以通过将离子交换膜相互固定而形成第二室，以提供具有设置在离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件。例如，可在第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第二阳离子交换膜，从而提供具有设置在第二阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件。

可以通过将第一间隔件组件固定到第二间隔件组件并且使间隔件位于这两个组件之间，而在第一室和第二室之间形成第三室。例如，可以在第一阳离子交换膜的周边的第二部分处以及在第二阴离子交换膜的周边的一部分处将第一间隔件组件固定到第二间隔件组件，从而提供具有设置在第一间隔件组件和第二间隔件组件之间的间隔件的堆组件。

第一室和第二室的每个室可构造且布置成提供不同于第三室内的流体流动方向的流体流动方向。例如，第三室内的流体流可在0°轴线的方向上延伸。第一室内的流体流可在30°方向上延伸，并且第二室内的流体流可在与第一室相同的角度（30°）或者另一角度（例如120°）上延伸。在另一个实例中，第一室内的流体流道可在0°的方向上延伸。第三室内的流体流道可在60°方向上延伸，并且第二室内的流体流道可在120°方向上延伸。第四室内的流体流道可在0°方向上延伸。

该方法还可包括将组装好的池堆固定在外壳内。

根据一个或多个实施例，一种电化学分离系统或电纯化装置可以是模块化的。各模块化单元通常可以起总电化学分离系统的子块的作用。模块化单元可包括任意期望数量的池对。在一些实施例中，每个模块化单元的池对的数量取决于分离装置中的池对和行程的总数。其还取决于当测试交叉泄漏和其它性能标准时具有可接受的故障率的情况下可以热粘接并灌封在框架中的池对的数量。该数量可以基于制造过程的统计分析，并且当工艺控制改善时可以增大。在一些非限制性实施例中，模块化单元可包括大约50个池对。在并入更大的系统之前，可以单独地组装模块化单元并且测试品质控制，例如针对泄漏、分离性能和压力降。在一些实施例中，可将池堆安装在框架内，作为可以独立测试的模块化单元。然后，可以将多个模块化单元组装到一起，以提供电化学分离装置中的池对的总预计数量。在一些实施例中，组装方法通常可包括：将第一模块化单元置于第二模块化单元上，将第三模块化单元置于第一和第二模块化单元上，以及重复以获得期望数量的多个模块化单元。在一些实施例中，可将组件或者单独的模块化单元插入压力容器中进行操作。通过将阻隔膜和/或间隔件置于模块化单元之间或者置于模块化单元内，可以形成多程流动构造。从时间和成本节约方面来说，模块化方法可改善可制造性。通过允许对单独模块化单元进行诊断、隔离、拆除和更换，模块化还可有助于系统维护。单独模块化单元可包括用于促进电化学分离过程的歧管和流量分配系统。单独的模块化单元可相互流体连通，并且与和总电化学分离过程相关的中心歧管和其它系统流体连通。

可将池堆固定在包括进口歧管和出口歧管的框架或支撑结构内，以提供模块化单元。然后，可将此模块化单元固定在外壳内。该模块化单元还可包括支架组件或角部支架，支架组件或角部支架可将模块化单元固定到外壳。可将第二模块化单元固定在外壳内。也可将一个或多个另外的模块化单元固定在外壳内。在本公开的某些实施例中，阻隔间隔件可被定位在第一模块化单元和第二模块化单元之间。

流量再分配器可存在于池堆的室的一个或多个内。在组装池堆时，池堆中的离子交换膜的周边的第一部分可构造且布置成与相邻的离子交换膜的周边的第一部分互锁。在某些实例中，池堆内的第一间隔件的周边的第一部分可构造且布置成与相邻的间隔件的周边的第一部分互锁。

在本公开的一些实施例中，提供一种包括池堆的电纯化装置。该电纯化装置可包括第一室，该第一室包括离子交换膜，并且可构造且布置成提供离子交换膜之间的在第一方向上的直接流体流。该电纯化装置还可包括第二室，该第二室包括离子交换膜，并且可构造且布置成提供在第二方向上的直接流体流。第一室和第二室的每个室可构造且布置成提供用于流体接触的预定百分率的表面积或膜利用率。在某些实施例中，可实现的膜利用率大于65%。在其它实施例中，可实现的膜利用率大于75%。在某些其它实施例中，可实现的膜利用率可以是大于85%。膜利用率可以至少部分地取决于用于将各膜相互固定的方法以及间隔件的设计。为了获得预定的膜利用率，可以选择适当的固定技术和部件以便实现可靠且牢固的密封，该密封允许在不发生装置内的泄漏的情况下实现电纯化装置的最优运行，同时维持膜的大表面积用于该过程中。

例如，可提供一种包括池堆的电纯化装置。该电纯化装置可包括第一室，第一室包括第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜；该第一室构造且布置成在第一方向上提供第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间的直接流体流。该装置还可包括第二室，该第二室包括第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜，以在第二方向上提供第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间的直接流体流。第一室和第二室的每个室可构造且布置成提供预定的膜利用率，例如大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的表面积的85%的流体接触。第一室和第二室中的至少一个可包括间隔件，该间隔件可以是阻隔间隔件。

可以利用室的构造和布置来选择并提供在第一方向和第二方向上的直接流体流。将第一流体流动方向用作沿0°轴线延伸的方向，第二流体流动方向可在大于零度且小于360°的任意角度的方向上延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流动方向可以在90°的角度上或者垂直于第一流体流动方向。在其它实施例中，第二流体流动方向可以在与第一流体流动方向成80°角度的方向。如果将额外的离子交换膜固定到池堆而提供额外的室，这些额外的室中的流体流动方向可与第一流体流动方向和第二流体流动方向相同或不同。在某些实施例中，每个室内的流体流动方向在第一流体流动方向和第二流体流动方向之间交替。例如，第一流体流动方向可在0°的方向上延伸。第二流体流动方向可在90°角度上延伸，并且第三室中的第三流体流动方向可在0°方向上延伸。

包括池堆的电纯化装置还可包括包封池堆的外壳，池堆的周边的至少一部分固定到外壳。框架可位于外壳和池堆之间，以提供外壳内的第一模块化单元。流量再分配器可存在于池堆的室中的一个或多个中。室中的至少一个可构造且布置成提供室内的流向逆转。

在本公开的一些实施例中，提供一种用于电纯化装置的池堆。该池堆可提供多个交替的离子消耗和离子浓缩室。每个离子消耗室可具有提供在第一方向上的稀释流体流的进口和出口。每个离子浓缩室可具有提供在不同于第一方向的第二方向上的浓缩流体流的进口和出口。间隔件可位于池堆内。间隔件可为室提供结构并且限定室，并且在某些实例中可帮助引导流体流经室。间隔件可以是阻隔间隔件，该阻隔间隔件可以构造且布置成重新引导流体和电流中的至少一个经过池堆。如上所述，该阻隔间隔件可减小或防止电纯化装置中的电流低效率。

在本公开的一些实施例中，提供一种电纯化装置。该装置可包括池堆，该池堆包括交替的离子稀释室和离子浓缩室。每个离子稀释室可构造且布置成提供在第一方向上的流体流。每个离子浓缩室可构造且布置成提供在不同于第一方向的第二方向上的流体流。该电纯化装置还可包括位于池堆的第一端处的与第一离子交换膜相邻的第一电极以及位于池堆的第二端处的与第二离子交换膜相邻的第二电极。第一离子交换膜和第二离子交换膜的每一个可以是阴离子交换膜或阳离子交换膜。例如，第一离子交换膜可以是阴离子交换膜，并且第二离子交换膜可以是阳离子交换膜。该装置还可包括阻隔间隔件，该阻隔间隔件位于池堆内并且构造且布置成重新引导稀释流体流和浓缩流体流中的至少一个经过电纯化装置并且防止第一电极和第二电极之间的直流电流路径。如上所述，阻隔间隔件可构造且布置成减小电纯化装置中的电流低效率。

可以将用于电纯化装置的池堆包封在外壳中，将池堆的周边的至少一部分固定到外壳。框架可位于外壳和池堆之间，以提供外壳内的第一模块化单元。也可将第二模块化单元固定在外壳内。阻隔间隔件也可位于第一模块化单元和第二模块化单元之间。流量再分配器可存在于池堆的室中的一个或多个中。室中的至少一个室构造且布置成提供室内的流向逆转。支架组件可位于框架和外壳之间，以便为模块化单元提供支撑并且将模块化单元固定在外壳内。

在本公开的某些实施例中，可用材料对池堆中的间隔件或离子交换膜的周边的一部分进行处理或涂覆，从而提供与固定材料（例如胶粘剂）以及池堆的部件的增强的牢固粘接。可在间隔件、膜或者这两者上设置密封带以提供连续表面，可将胶粘剂涂布在该连续表面上以连接离子交换膜，例如阴离子和阳离子交换膜。这些密封带也可为膜的周边提供支撑。该密封带可防止或减少胶粘剂濡湿或胶粘剂的芯吸，由此能够使用更少的胶粘剂将间隔件与膜固定到一起。密封带也可在使用较少胶粘剂的情况下有助于获得更大的膜利用率。在某些实例中，可以通过注射模制、压缩模制、涂布等方法将密封带施加到间隔件。

图1示出了包括阳离子交换膜100、间隔件104和阴离子交换膜102的间隔件组件10。间隔件104（可以是筛网间隔件）可允许涂布胶粘剂106。可以利用胶粘剂或者利用热粘接技术（例如激光、振动或超声波焊接）沿两个相对的边缘将这些膜密封。大范围的胶粘剂可用于膜侧接缝，包括具有脂肪族、脂环族和芳香族胺固化剂和聚氨酯的环氧树脂，如将在下面更详细地描述。当把胶粘剂涂布在膜池的胶粘线中时，如果胶粘剂仍然大部分留在预定胶粘线上则是有利的。如果粘度过低，那么胶粘剂可能从胶粘线流出或滴出。如果胶粘剂的粘度过高，那么胶粘剂的展开会变得困难。

如果间隔件是筛网，那么可将其包封在胶粘剂中，该胶粘剂也粘接两个相邻的膜。

图2示出了包括阳离子交换膜200、间隔件204和阴离子交换膜202的间隔件组件20。间隔件204将阳离子交换膜200与阴离子交换膜202分隔，间隔件204可限定流动室并且当液体流从进口侧208流到出口侧210时增强混合和质量传递。

图3示出了被间隔件304分隔的第一间隔件组件30和第二间隔件组件32。利用沿垂直于组件中的已被密封的边缘的两个平行边缘涂布的胶粘剂306将这两个组件粘接到一起。夹在这两个组件之间的间隔件304限定用于第二流的流动通道，第二流的方向垂直于流经这两个组件的流的方向，如箭头所示。

图4中示出了被压缩时的所得到的膜池堆。如图中所示，第一间隔件组件40和第二间隔件组件42彼此固定，间隔件404位于这两个间隔件组件之间。经过各间隔件组件40和42的流道可在第一方向上延伸，而经过被限定在这两个间隔件组件之间的室的流道可在第二方向上延伸，如图4中的箭头所指。

第一方向上的流体流可以是稀释流，并且第二方向上的流体流可以是浓缩流。在某些实施例中，利用极性反转，可将第一方向上的流体流转换成浓缩流并且可将第二方向上的流体流转换成稀释流，在极性反转中，所施加的电场被反转，从而反转流的功能。

可将被间隔件分隔的多个间隔件组件固定到一起，以形成池对的堆或者膜池堆。

本公开的电纯化装置还可包括包封池堆的外壳。池堆的周边的至少一部分可固定到外壳。框架或支撑结构可位于外壳和池堆之间，用于为池堆提供额外的支撑。框架还可包括允许液体流进和流出池堆的进口歧管和出口歧管。框架和池堆可共同地提供电纯化装置模块化单元。该电纯化装置还可包括固定在外壳内的第二模块化单元。间隔件（例如阻隔间隔件）可位于第一模块化单元和第二模块化单元之间。第一电极可位于第一模块化单元的一端处，该端与和第二模块化单元相连通的一端相对。第二电极可位于第二模块化单元的一端处，该端与和第一模块化单元相连通的一端相对。

支架组件可位于第一模块化单元、第二模块化单元或者二者的外壳和框架之间。支架组件可为模块化单元提供支撑，并且提供与外壳的牢固附接。

在本公开的一个实施例中，可以通过将膜池堆定位在外壳或容器中来组装电纯化装置。可在池堆的每端设置端板。可施加胶粘剂以便将池堆的周边的至少一部分密封到外壳的内壁。

图5示出了被外壳518包封的池堆516的一个实施例。用系杆514将两个端板512拉到一起。利用非金属套管将系杆514与流体流隔离。如果端板512是金属的，则可以在每端将非金属端块520插在池堆516和端板512之间。端块520支撑电极并且将液体流与端板隔离。利用O型圈将系杆套管的端部抵靠端块520密封。可替换地，端板520可以是非金属的，于是独立的端块可以是不必要的。如图5中所示，可用螺栓或螺杆522和螺母524来附接端板520。如图6中所示，可利用凸缘649来附接端板620。如图7中所示，可利用夹具728（例如Victaulic?型夹具）来附接端板720。

在本公开的一些实施例中，系杆可位于外壳的外部。在本公开的一些其它实施例中，可利用在外壳端部插入凹槽的分段环或卡环将端板固定在外壳内。也可利用胶粘剂将端板粘接到外壳。

例如，可以通过机械加工或铸造来制造金属端板。例如，可以通过对一块塑料进行机械加工或者通过注射模制而制造非金属端块或端板。

一旦将堆定位在外壳中并且将端板/端板固定到外壳，则可涂布胶粘剂从而将堆密封到外壳并且使用于两个流的进口和出口歧管相互隔离。首先使外壳定向成纵向轴线是水平的。

如下面进一步的描述，用于将膜堆固定在外壳内的胶粘剂特性可以不同于用于将膜彼此固定以形成池堆的胶粘剂特性。为了将膜堆固定在外壳中，胶粘剂的粘度必须低。可以通过将活性稀释剂添加到混合胶粘剂中，而获得可接受的粘度。稀释剂的主要功能是减小胶粘剂的粘度使得其更易于混合或者改善涂布性能。较低的粘度对于获得合适的胶粘剂也是重要的，因为较低的粘度允许更多地渗透到多孔基质中并且允许润湿非多孔性表面。稀释剂可以是二环氧甘油醚、二环氧苯基二环氧甘油醚等。

膜池流动室的厚度可以是大约0.33 mm至0.46 mm，并且在某些实例中，灌封可以是无空气隙的。用于将池堆固定到外壳的灌封弹性体（胶粘剂）应当具有比用于使膜相互固定的侧接缝更大的刚性；这可能是因为该灌封必须具有足够的机械强度以承受膜堆的重量。在某些实施例中，如果该灌封在进料流动压力下不变形则是期望的。

首先使外壳定向成纵向轴线是水平的。图8示出了涂布胶粘剂806以将池堆816固定到外壳818内的一种方法。可使外壳818旋转使得池堆816的周边（在此实施例中是角部830）位于底部。将低粘度胶粘剂806注入外壳818并且使其汇集在底部。可将注入口放置成与池堆816的周边重合，其可并入外壳818从而便于将胶粘剂806注入外壳818以将池堆816的角部830密封到外壳818。在胶粘剂806凝固后，可使外壳818旋转90°直到下一个角部位于底部。重复胶粘步骤直到池堆816的所有期望的周边被密封或固定。用以改进外壳对堆周边的密封的表面制备可包括可破坏表面并增大表面积以增强胶粘剂粘接的技术。例如，表面制备可包括化学、机械、电或者热表面制备及其组合。这可包括例如化学刻蚀或者机械粗糙化。

可例如通过挤出制造外壳，以提供有助于将池堆固定到外壳的几何结构。例如，可在外壳中制造一个或多个凹槽，以便可将胶粘剂容纳在用于接收池堆的周边的限定区域中。如图9中所示，提供具有扇形凹槽932的外壳918，该扇形凹槽932提供用于放置胶粘剂906的贮器。

在本公开的另一个实施例中，提供一种涂布胶粘剂方法，该方法包括使外壳在一个方向上缓慢旋转，同时将受控量的胶粘剂注入外壳。胶粘剂持续地流向最低点并且形成相继的薄层，该薄层可固化而在外壳的内壁周围形成密封环。可以通过进一步添加胶粘剂而增加该环的厚度。

在本公开的另一个实施例中，提供一种涂布胶粘剂的方法，该方法包括使外壳在一个方向上快速旋转，同时在一个或多个点将受控量的胶粘剂注入外壳。可利用离心力推动胶粘剂抵靠在外壳的内壁并且当胶粘剂固化时可形成密封环。

图10中示出了提供如下方法的本公开的实施例，该方法包括使外壳1018在一个方向上旋转，同时将受控量的胶粘剂1006注入外壳。

在本公开的另一个实施例中，可以通过使用模具用胶粘剂密封池堆周边的一部分来组装电纯化装置。可将池堆插入外壳，然后在池堆的各端用端板压缩。然后可以涂布胶粘剂，从而将池堆的周边密封到外壳的内壁。

如图11中所示，可将池堆的周边（在本实例中是池堆1116的角部1130）插入模具1134。可将低粘度胶粘剂1106倾倒到模具1134中并且使其固化。然后使堆旋转以便密封周边的其它部分，如图12中所示，其中，胶粘剂1206被示出位于池堆1216的每个角部1230。在某些实例中，模具由胶粘剂不粘附的材料制成。

如图13中所示，将四个角部全部密封的池堆1316插入外壳1318，并且胶粘剂1306和外壳1318的内壁1336之间存在间隙1338。用额外的胶粘剂填充间隙1338，从而将池堆1316密封到外壳1318并且防止流动歧管之间的交叉泄漏。

在图14所示的另一个实施例中，将具有可例如利用挤出模制或注射模制制造的支架组件或角部支架1440的膜池堆1416用作用于灌封和密封池堆1416的角部的模具。然后，角部支架1440（和1540）充当将堆附接到壳体1542的锚具，如图15中所示。可用于将角部支架固定到壳体的方法包括塑料熔接技术（例如超声波焊接）。如图16中所示，壳体1542（和1642）进而被插入外壳1618，从而不需要将堆组件直接灌封到外壳。支架组件或角部支架也可用于将模块化单元固定到外壳。

在本公开的某些实施例中，提供一种电纯化装置，该装置减小或防止由于更大的电力消耗所导致的低效率。本公开的电纯化装置可提供用于减小或防止低电流效率的多程流动构造。该多程流动构造可通过消除或减小电纯化装置的阳极和阴极之间的直接电流路径而减小经过流动歧管的旁路电流或者电流的泄漏。如图17中所示，提供包括阴极1744和阳极1746的电纯化装置50。多个交替的阴离子交换膜1748和阳离子交换膜1750存在于阴极1744和阳极1746之间，以提供一系列交替的离子稀释室1752和离子浓缩室1754。阻隔间隔件1756可位于离子稀释室1752和离子浓缩室1754中的一个或多个内，以重新引导流体流和电流经过电纯化装置50，如图17中的箭头所示。

图18示出了可用作电纯化装置中的阻隔间隔件的间隔件的一个实例。该间隔件可包括筛网部1858、实心部1860和密封带1862。如图19中所示，可利用胶粘剂将密封带1862粘接到相邻的膜。该密封带可通过提供用于粘接的平整表面来改善膜和间隔件之间的密封。在某些实例中，可通过注射模制、机械加工、热压缩或者快速成形而制造间隔件。

模制的间隔件可具有足够的厚度，从而可模制筛网部。该厚度可大于筛网间隔件的厚度。因此，阻隔室的膜间距离可大于相邻的室中的膜间距离，导致产生更高电阻，该更高的电阻由于阻隔间隔件的数量受到限制而是可接受的。

间隔件的位于实心部处的边缘可被固定并密封到外壳的内壁。间隔件的实心部1860可具有充分的刚性，以便承受在两侧上的压力差。可将结构特征（例如肋条）添加到实心部以增加材料的刚度。

如图19中所示，提供第一间隔件组件1964和第二间隔件组件1966。阻隔间隔件1956位于第一间隔件组件1964和第二间隔件组件1966之间。

图20示出了本公开的电纯化装置的一个实施例，该电纯化装置包括三程交叉流电渗析装置。池堆2016被固定在外壳2018内。阻隔间隔件2056位于池堆2016内，用于重新引导电渗析装置内的流体和电流的流动，如图20中的箭头所示。

在另一个实施例中，利用胶粘剂将池堆的周边的一部分和阻隔间隔件的周边固定到外壳的内表面。

如图21中所示，提供具有圆形边缘2168的阻隔间隔件2156，当把间隔件2156插入外壳时，圆形边缘2168形成用于胶粘剂2106的凹槽。如图22中所示，然后可以通过将多个池对2216以及阻隔间隔件2256或间隔件插入外壳2218然后在两端用端板和/或端块压缩此组件，而组装该装置。可以通过灌封将胶粘剂2206相继地涂布到堆的周边的一部分。

然后如图23A中所示使外壳2318定向成轴线是竖直的，并且边缘2368准备好接收胶粘剂。如图23B中所示，将胶粘剂2306涂布到由阻隔间隔件2356上的边缘2368所形成的凹槽，从而将间隔件密封到外壳2318。例如，可以经过插入穿过端板和/或端块的小管或导管注入胶粘剂。

在某些实施例中，可使用其它部件（例如密封垫或O型圈），并且将其定位在阻隔间隔件周围来帮助容纳用于将间隔件固定到外壳的液体胶粘剂。在此实施例中，胶粘剂一旦固化则可以是初级密封。在另一个实施例中，其它部件（例如密封垫或O型圈）被设计成是阻隔间隔件和外壳之间的仅有的密封，并且可以仅使用位于池堆的周边的一部分处的胶粘剂2206（见图22）。这可以通过减小或排除利用胶粘剂材料将阻隔间隔件的边缘密封到外壳的需要，而简化模块化单元组件。

在另一个实施例中，首先将单程流动构造的具有稀释室和浓缩室的池对的堆密封在圆柱形外壳的区段中，以形成模块化单元。然后，所述单元可以利用之间的阻隔间隔件而连接到一起，以形成多程构造。此方法的一个优点在于可以仅在周边的一部分（例如角部）利用胶粘剂将堆密封到外壳的区段。阻隔间隔件不必被密封到外壳的内壁；相反使阻隔间隔件位于模块化单元之间并且密封在端部之间。

图24A示出了例如第一模块化单元2470和第二模块化单元2472，在端部具有凸缘2474并且阻隔间隔件2456位于单元之间。在图24B中，第一模块化单元2470和第二模块化单元2472相互固定。可使第一模块化单元2470和第二模块化单元2472的凸缘2474固定到一起。在某些实例中，可用螺栓将第一模块化单元2470和第二模块化单元2472的凸缘2474固定到一起。

图25示出了具有筛网部2558、实心部2560和密封带2562的阻隔间隔件的另一个实施例。该阻隔间隔件可模制有圆形框架2576，其用胶粘剂或密封垫密封在凸缘之间。可替换地，该框架可以由热塑性材料模制而成，从而不需要胶粘剂或密封垫。用于制造阻隔间隔件的其它方法对于本领域技术人员将是明显的。

可替换地，可以利用夹具、系杆或者其它固定技术将模块化单元连接到一起。可相应地修改阻隔间隔件的设计来适应所选择的固定技术。

在本公开的一些实施例中，提供一种用于制备池堆的方法。可以通过在周边的第一部分处将第一离子交换膜固定到第二离子交换膜来制备第一间隔件组件。在第一离子交换膜和第二离子交换膜的第二部分处，可将周边折叠以提供端部折叠（end fold）。可将间隔件设置在第一离子交换膜和第二离子交换膜之间。可以类似地制备第二间隔件组件。第一间隔件组件的端部折叠可与第二间隔件组件的端部折叠对准，从而将第二离子交换膜的端部折叠固定到第二间隔件组件的离子交换膜的端部折叠。然后可使这些端部折叠倒塌，并且可使间隔件位于间隔件组件之间。当间隔件组件被压缩时，形成室以在不同于第一间隔件组件和第二间隔件组件的每一个内的流体流动流的方向上提供在间隔件组件之间的流体流动流。

如图26中所示，可以通过在周边的第一部分处将第一阴离子交换膜2602固定到第一阳离子交换膜2600，来制备第一间隔件组件。在此实例中，利用热粘接2678固定周边的第一部分。在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的第二部分处，可将周边折叠而提供端部折叠2680。可将间隔件2604设置在第一阴离子交换膜2602和第一阳离子交换膜2600之间。

可以类似地制备第二间隔件组件。如图27中所示，第一间隔件组件的端部折叠2780可与第二间隔件组件的端部折叠2784对准并重叠，从而将第一阳离子交换膜的端部折叠固定到第二间隔件组件的阴离子交换膜的端部折叠。可以利用热粘接、胶粘剂或者机械技术固定端部折叠的重叠部分。如图28中所示，然后可使端部折叠倒塌，并且可将间隔件2804定位在间隔件组件之间。当间隔件组件被压缩时，形成室以在不同于第一间隔件组件和第二间隔件组件的每一个内的流体流动流2988的方向上提供在间隔件组件之间的流体流动流2986，如图29中的箭头所示。

通过利用热粘接技术来制备间隔件组件以及所得到的池堆，而提供一种可允许简化组装且可提供电纯化装置的更快速总组装时间的过程。该窄的热密封件提供更大的流动通道，更大的流动通道可导致更高的膜利用率，这可提高电纯化装置的总效率。在采用热粘接的某些实施例中，聚合物材料（例如聚丙烯或聚乙烯）的额外加强条可用于加强热粘接区并且提供更牢固耐用的密封。通过在倒塌和压缩膜之前对膜进行热粘接，也可有助于简化组装，因为有更多的空间用于合适的粘接设备和装置以辅助粘接过程。热粘接技术也可防止膜堆中的泄漏。此过程也可减小对膜间隔件的压缩力以维持池堆完整性，从而导致经过模块化单元的更低的压力降。

在一些实施例中，可利用胶粘剂将离子交换膜和间隔件固定在池堆中。可用于制备池堆的胶粘剂可具有特定的特性或性质，其允许对池堆的部件进行合适密封并且将池堆固定在电纯化装置外壳内。这些性质可包括胶粘剂的粘度、胶化时间、固化温度和弹性性质。已发现，通过改变胶粘剂的性能可以增加膜堆和外壳之间的粘接强度并且减小或消除电纯化装置内的泄漏。

在一些情况下，可以使用环氧树脂或基于环氧树脂的材料或者聚氨酯或基于聚氨酯的材料。这是因为它们的热、机械和化学性能可允许它们提供膜相互之间的以及到池堆到外壳的合适密封。

环氧树脂或基于环氧树脂的材料可包括树脂和固化剂。为了提供到膜或到外壳的合适密封，该树脂可能需要进行交联。可通过使树脂与合适的固化剂发生化学反应来实现此交联。该固化剂可以选自脂肪族胺、酰氨基胺（amindoamine）、脂环族胺和芳香族胺。固化剂可为胶粘剂提供特定性质，包括但不限于粘度、贮放时间、固化时间、渗透性、润湿能力、机械强度和固化后的耐化学性。

可通过在存在催化剂的情况下异氰化物与多元醇（多羟基化合物）的聚合加成反应而制造聚氨酯或基于聚氨酯的材料。该反应可提供含有氨基甲酸乙酯链-RNHCOOR'-的聚合物。

在一些实施例中，当需要适于使膜相互固定的胶粘剂时，期望的是胶粘剂某种程度地保留在预定的胶粘线或密封带上。如果例如胶粘剂的粘度过低，则胶粘剂可能从胶粘线或密封带中流失或滴落。如果胶粘剂的粘度过粘，那么胶粘剂的展开会变得过于困难。

在某些实施例中，期望的是使用具有与膜类似的热膨胀的胶粘剂来将膜相互固定。这可以防止或减少膜－胶粘剂界面处的裂纹或皱纹。为了确定用于电纯化装置用途的合适的胶粘剂，可改变胺固化剂的浓度。例如，脂肪族胺具有直的碳主链，其可以为热膨胀提供高度的柔性。此类型固化剂的使用可允许侧接缝与膜一起扩张。脂环族和芳香族的胺固化剂在它们的主链中具有芳香环，其可提供刚性的弹性体性质。

在本公开的某些实施例中，可使用用于使膜相互固定的胶粘剂在环境温度下可具有从大约1000至大约45,000 cps的范围内的粘度。这可提供从大约15分钟至大约30分钟的范围内的胶化时间。该胶粘剂在环境温度下可具有从大约30至大约70的范围内的邵氏D硬度。

可通过任何合适的手段涂布胶粘剂，并且可通过自动或手动步骤涂布。由胶粘剂形成的接缝可具有大约0.25英寸至大约1.5英寸范围内的宽度，并且胶厚度在大约20密耳至大约50密耳的范围内。可通过使用紫外光、环境温度、加速温度等使胶粘剂固化。

用于将膜池堆固定到外壳的胶粘剂可具有低粘度，这可以通过将活性稀释剂添加到混合的胶粘剂中而实现。通过添加稀释剂，可获得较低粘度的胶粘剂，并且可以允许更简单地涂布胶粘剂。该较低粘度也可提供对多孔基质的更大渗透性以及非多孔性表面上的更好的润湿。在某些实例中，稀释剂可选自二环氧甘油醚、二环氧苯基二环氧甘油醚及其组合。

用于将池堆固定到外壳的胶粘剂可以具有比用于使膜相互固定的胶粘剂更大的刚性。用于将池堆固定到外壳的胶粘剂可配制成具有足够的机械强度以承受膜池堆的重量，并且可在流动压力下不发生变形。

在本公开的某些实施例中，用于将池堆固定到外壳的胶粘剂在环境温度下可具有从大约300 cps至2000 cps范围内的粘度。胶粘剂的胶化时间可在从大约30分钟至大约60分钟的范围内。胶粘剂在环境温度下可具有在大约45至80范围内的邵氏D硬度。

外壳（膜池堆定位且固定在其中以提供电化学纯化装置）可由允许流体和电流在装置内流动且将流体和电流保持在该装置内的任何合适材料制成。例如，外壳或外壳可由聚砜、聚氯乙烯、聚碳酸酯或者环氧树脂浸渍的玻璃纤维制成。用于外壳的材料可由挤出工艺、注射模制或者其它工艺制成，这些工艺通常提供具有大致平滑内部的致密结构。为了增强外壳与膜池堆之间的粘接结合（其可能由于连续流体流的力而失效），对膜池堆所固定处的外壳的内表面的一部分进行处理或修改。用于改善外壳到堆周边的密封的表面制备可包括可破坏表面并且增大表面积以增强胶粘剂粘接的技术。例如，表面制备可包括化学、机械、电或者热表面制备及其组合。这可包括例如化学刻蚀或者机械粗糙化。

在某些实施例中，外壳中的胶粘剂注入口用于帮助将胶粘剂输送至外壳内的期望区域从而将膜池堆固定到外壳。可利用一个或多个胶粘剂注入口将胶粘剂导入外壳。可在外壳中的每个固定点处使用多于一个的胶粘剂注入口。在某些实施例中，在特定布置中可设置三个胶粘剂注入口，以便以适当的方式将胶粘剂分布到固定点。胶粘剂注入口可位于直线中，或者可以散布成特定的设计或图案从而实现期望的胶粘剂传输。在使用低粘度胶粘剂的实例中，胶粘剂可渗透到膜池堆的通道中以增强膜池堆和外壳之间的粘接。通过以这种方式注入胶粘剂，可以监测被使用的胶粘剂的量以及由胶粘剂产生的放热。

在本公开的某些实施例中，可利用机械密封技术将膜彼此固定并且将膜固定到膜池堆内的间隔件。可通过在电纯化装置中使用的膜和间隔件中的至少一个上形成脊或凹槽而实现该密封。第一膜或间隔件上的脊或凹槽可与第二膜或间隔件上的脊或凹槽配合。第一膜或间隔件上的脊或凹槽可与第二膜或间隔件上的脊或凹槽互锁。例如，第一膜或间隔件上的脊或凹槽可以是阳型脊或配件，其与第二膜或间隔件上的脊或凹槽（其可以是阴型脊或配件）配合。离子交换膜（例如阳离子交换膜或阴离子交换膜）可定位并固定在第一间隔件和第二间隔件之间。在某些实施例中，一旦已经将一系列间隔件和离子交换膜组装而形成多个浓缩和稀释流动室，则可用树脂（例如树脂浆体或树脂混悬液的形式）填充这些室。

图30示出了带有凹槽3090的注射模制稀释间隔件3004的一例，凹槽3090用于与间隔件3004的两个表面上的密封件配合。除了开口3094之外，将每个流动室3092的一端封闭，开口3094保持离子交换树脂珠，但可允许流体流动。间隔件3004的另一端3096可打开以便填充树脂。在一端可存在用于容纳树脂保持板的缝槽3098。也通过同样方式制造浓缩间隔件。在某些实例中，浓缩间隔件可以比稀释间隔件薄，因为在某些实施例中，浓缩流可以低于经过稀释室的流。

图31示出了在组装前穿过间隔件3104的堆以及阳离子交换膜3100和阴离子交换膜3102的剖视图。第一间隔件3104a上的阴型特征物3101可与第二间隔件3104b上的阳型特征物3103配合。第二间隔件3104b上的阳型特征物3103也可以与第三间隔件3104c上的阴型特征物3101配合。

为了增强经过树脂珠和膜的离子传输，期望的是紧密地填充树脂珠。这在超纯水应用中的稀释室中是尤其有利的。已发现存在许多增加填充密度的可行的方法。例如，可将树脂浸泡在浓缩的盐溶液（例如氯化钠）中，然后灌浆到室中。在电纯化装置的操作期间，在对稀释流进行去离子时稀释室中的树脂会膨胀。也可将这些树脂浸泡在浓缩的盐溶液（例如氯化钠）中，然后干燥。然后，可将这些树脂悬浮于空气流中然后将其吹入室内。在操作期间，稀释室和浓缩室中的树脂当它们暴露于流体时会膨胀，并且稀释室中的树脂在对稀释流进行去离子时将进一步膨胀。在另一个实例中，可在稀释室之前填充浓缩室。膜将被允许凸出到稀释室中，然后填充稀释室。在操作期间稀释室内的树脂膨胀可受到填充到浓缩室中的树脂的限制，由此增加填充密度。

图32示出了间隔件3204（包括3204a、3204b和3204c）和膜的组装好的堆的一部分的剖视图，以及机械密封互锁的细节视图。如细节视图中所示，一旦组装好了具有期望数量的池对的堆后，便可用树脂填充室3292。将流体中的树脂浆体泵送到室中。可将树脂保持在在室的底部处的开口3294中，而树脂载体流体流动通过。当室充满时，将带槽的板滑动到适当位置以便将树脂保持在室中。然后使堆旋转90°，并且以类似方式用树脂填充稀释室。

图33示出了膜池堆3305的一部分，其中，树脂保持板3307处于适当位置。可在沿池堆3305的周边的特定点将膜池堆3305固定在外壳中。例如，池堆可以在池堆3305的一个或多个角部3330处被固定。

在另一个实施例中，利用包覆模制热塑性橡胶（TPR）密封件将膜密封到间隔件。在组装和压缩间隔件和膜的堆之后，用树脂填充浓缩和稀释流动室。图34示出了具有边缘3407和包覆模制密封件3409的稀释间隔件3404。包覆模制密封件可存在于间隔件的两个面上。可类似地制造浓缩间隔件。在某些实例中，浓缩间隔件可构造成比稀释间隔件更薄，并且可以不包括包覆模制密封件。

图35是经过包括浓缩间隔件3511和稀释间隔件3513的间隔件和膜的堆的一部分的剖视图。开口3594将树脂保持在室3592内，并且在室3592的相对端处的开口或缝槽3598允许填充树脂。在此具体实施例中，示出了圆形边缘3507，但也可以采用其它边缘形状（例如矩形、正方形或者多边形），只要可将所得到的池堆充分地固定到外壳。在一些实施例中，边缘3507可排除对外壳的需要。径向包覆模制密封件3509可使稀释和浓缩进口/出口歧管分开，因此不需要角部固定或灌封。在把树脂添加到堆之前，可将堆压缩从而将膜和间隔件密封到一起。这可以利用例如临时的系杆或者夹具而实现。

图36是剖视图，示出了在用树脂填充稀释室3615之后树脂保持板3607处于适当位置。

在某些实施例中，借由包覆模制密封件形成的密封以及借由阳型特征物和阴型特征物形成的配合可以共同地用于提供固定的膜池堆。可利用阳型和阴型特征物将膜密封到间隔件，而径向包覆模制密封件和边缘中的密封件可将稀释间隔件密封到浓缩间隔件。在此实施例中，可以不必使用外壳或角部密封件将池堆密封到外壳。

在某些实施例中，提供包括筛网区3725的注射模制间隔件3704，如图37中所示。该图示出了流体流动方向3727。在两个相对的边缘3729和3731中设置开口。可通过在从模具中取出之前收缩的金属丝来形成开口。

图38A和图38B示出了在如关于图37所讨论的边缘3829中的开口的细节，例如在3833处。图38A和图38B还示出可与阴型特征物3801互锁的阳型特征物3803。

图38B中示出了虚的分型线。间隔件可用在模具的分型线3835上方的一组股线以及分型线3835下方的一组股线模制而成。如图38B中所示的筛网间隔件的股线具有半圆形剖面，并且两组股线的取向相互垂直。可以通过改变这些股线的截面形状、取向和频率而促进流体混合和/或减小压力降。可将肋条或挡板模制到间隔件中以形成流动通道并且改进流量分配。

在某些实施例中，将阳型和阴型特征物分别模制在包括进口和出口开口3833的边缘的顶部和底部。

间隔件的材料的选择取决于其模制成薄壁和小尺寸（例如大约0.060英寸（1.5 mm）或更小的量级）的能力。该材料也可具有模制有小孔（优选大约0.030英寸（0.75 mm）或更小）的能力。该材料可具有合适的弹性以允许阳型特征物与阴型特征物的适当互锁，并且可具有与待被纯化的流体的化学相容性。

图39示出了间隔件和膜的堆的一部分。如图中所示，阳型特征物3903与阴型特征物3901互锁。类似地，在图40中，阳型特征物4003与阴型特征物4001互锁。阳离子交换膜4000和阴离子交换膜4002被固定在间隔件之间。用于第一流的间隔件4037密封住为第二流限界的膜的边缘，而用于第二流的间隔件4039密封住为第一流限界的膜的边缘。

在本公开的某些实施例中，可以调整、重新分配或重新引导室内的流量，以便提供流体与室内的膜表面的更大接触。室可构造且布置成在室内重新分配流体流。室可具有阻碍物、突出部、突起、凸缘或挡板，这些可提供结构以重新分配经过室的流量。阻碍物、突出部、突起、凸缘或挡板可形成为离子交换膜（间隔件）的一部分，或者可以是设置在室内的其它单独结构。可以通过提供来自可使离子交换膜相互固定的胶粘剂的延伸部而形成阻碍物、突出部、突起、凸缘或挡板。间隔件可用热塑性橡胶浸渍以形成突起，可用胶粘剂将该突起粘接到相邻的膜。可利用例如热压或圆网印花的工艺将热塑性橡胶施加到间隔件。所述室可以含有或可以不含有离子交换树脂。

如图41中所示，示出了第一离子交换膜4151和第二离子交换膜4153，第一间隔件4155和第二间隔件4157与它们相邻。所示的第一流4159在平行于第二流4161的流动的方向上流动，这是因为具有挡板的第二间隔件4157的缘故，其重新分配该流，从间隔件4157的进口4163开始，在第一挡板4165周围和第二挡板4167周围流动并且流动经过出口4169。

如图42中所示，示出了第一离子交换膜4251和第二离子交换膜4253，第一间隔件4255和第二间隔件4257与它们相邻。所示的第一流4259在垂直于第二流4261的流动的方向上流动，这是因为具有挡板的第二间隔件4257的缘故，其重新分配该流，从间隔件4257的进口4263开始，在第一挡板4265周围和第二挡板4267周围流动并且流动经过出口4269。

图43和图44示出了由注射模制间隔件形成的用于两个流的室的其它实施例。在图43中，第二流4361的流道可以与第一流4359顺流或逆流。在图44中，第二流4461的流道可以垂直于第一流4459。可用胶粘剂将所选择的间隔件的实心部粘接到相邻的膜。可替换地，可通过例如超声波、振动或者激光焊接将膜热粘接到间隔件。如这些图中所示，虚线箭头指示用于第二流的进口歧管和出口歧管中的流动。这些歧管不取决于用于第二流的流动室的进口和出口。因此，沿着阳极和阴极之间的歧管的泄漏电流被预计将会减小。

在本公开的一些实施例中，提供一种提供饮用水源的方法。在某些实施例中，提供一种简化从海水生产饮用水的方法。该方法可包括提供包括池堆的电纯化装置。该方法还可包括将海水进料流流体地连接到电纯化装置的进口。该方法还可包括将电纯化装置的出口流体地连接到饮用点。海水或河口水可具有在大约10,000至大约45,000 ppm范围内的总溶解固体浓度。在某些实例中，海水或河口水可具有大约35,000 ppm的总溶解固体浓度。

在此实施例中，池堆可包括交替的离子稀释室和离子浓缩室。每个离子稀释室可构造且布置成提供在第一方向上的流体流。每个离子浓缩室可构造且布置成提供在不同于第一方向的第二方向上的流体流，如上所述。此外，离子浓缩室和离子稀释室的每一个可构造且布置成提供对于每个交替的离子稀释室和离子消耗室的用于流体接触的预定百分率的表面积或膜利用率。如上所述，已发现在电纯化装置操作中，更大的膜利用率提供更大的效率。在某些实施例中，可实现的膜利用率大于65%。在其它实施例中，可实现的膜利用率大于75%。在某些其它实施例中，可实现的膜利用率可以为大于85%。

离子稀释室和离子浓缩室中的至少一个可包括间隔件。该间隔件可以是阻隔间隔件。这允许海水进料经过多阶段或多程而通过电纯化装置以提供饮用水源。

通过室的构造和布置，可以选择并提供第一流体流动方向和第二流体流动方向。第一流体流动方向用作沿0°轴线延伸的方向，第二流体流动方向可在大于0度且小于360°的任意角度的方向上延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流道可在90°角度或者垂直于第一流体流道的方向上延伸。在其它实施例中，第二流体流道可在与第一流体流道成180°角度的方向上延伸。

所述方法还可包括在交替的离子稀释室和离子浓缩室的至少一个中重新分配流体。室中的一个或多个可构造且布置成重新分配或重新引导流体流。这可通过使用特定的间隔件或膜而实现，该特定的间隔件或膜限定可提供重新分配流体流量的构造的室，如上所述。

该电纯化装置还可包括包封池堆的外壳。可将池堆的周边的至少一部分固定到外壳。该电纯化装置还可包括位于外壳和池堆之间的框架或支撑结构。该框架可以与池堆相邻或者连接到池堆从而提供模块化单元。电纯化装置还可包括第二模块化单元，第二模块化单元可被固定在外壳内。可将第二模块化单元固定在外壳内，使得第一模块化单元的离子交换膜与第二模块化单元的离子交换膜相邻。

该提供饮用水源的方法可包括重新引导第一模块化单元和第二模块化单元之间的电流和流体流中的至少一个。这可以例如通过在第一模块化单元和第二模块化单元之间设置阻隔间隔件而完成。

支架组件可位于框架和外壳之间，以将模块化单元固定到外壳。

可利用本公开的装置和方法对包括不同总溶解固体浓度的其它类型的给水进行处理。例如，可对具有在大约1000 ppm至大约10,000 ppm范围内的总溶解固体含量的半咸水进行处理而制造饮用水。可对具有在大约50,000 ppm至大约150,000 ppm范围内的总溶解固体含量的浓盐水进行处理而制造饮用水。在一些实施例中，可对具有在大约50,000 ppm至大约150,000 ppm范围内的总溶解固体含量的浓盐水进行处理而制造具有较低总溶解固体含量的水，以便例如丢弃到诸如海洋之类的水体。

虽然已公开了本公开的示例性实施例，但在不背离如所附权利要求所阐述的本公开及其等同物的精神和范围的情况下可在其中做出许多修改、添加和删除。

本领域技术人员将会容易地理解，本文中所述的各种参数和构造意图是示例性并且实际参数和配置将取决于本公开的电纯化装置和方法所应用的特定用途。本领域技术人员将在不超过例行实验的情况下认识或者能够确定本文中所描述具体实施例的许多等同物。例如，本领域技术人员可认识到根据本公开的装置及其部件还可包括系统的网络，或者是水纯化或处理系统的部件。因此，应理解的是前述实施例仅仅是通过举例而给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内本公开的电纯化装置和方法可以不同于具体描述的方式而实施。本发明的装置和方法是针对本文中所描述的各单独的特征或方法。另外，两种以上这种特征物、装置或方法的任意组合（如果这种特征物、装置或方法相互一致）包含在本公开的范围内。

例如，外壳可具有任意合适的几何结构，使得可将一个或多个膜池堆或模块化单元固定在其内部。例如，外壳可以是圆柱形、多边形、正方形或者矩形。就膜池堆和模块化单元而言，任何合适的几何结构均是可接受的，只要可将池堆或模块化单元固定到外壳。例如，膜或间隔件可以具有矩形的形状。在某些实施例中，可以无需外壳。膜和间隔件的几何结构可以是任何合适的几何结构，使得可将膜和间隔件固定在池堆内。在某些实施例中，可期望在池堆上有特定数量的角部或顶点。例如，期望有三个或更多的角部或顶点，以将池堆固定到外壳。在某些实施例中，可选择外壳、池堆、膜和间隔件中的任一个的几何结构以适应电纯化装置的工作参数。例如，间隔件可以是不对称的，以适应稀释流和浓缩流之间的流速差异。

此外，应当理解的是，各种变更、修改和改进对于本领域技术人员将是明显的。这种变更、修改和改进意图是本公开的一部分，并且意图是在本公开的精神和范围内。例如，可对现有的设备进行修改从而应用或包括本公开的一个或多个方面。因此，在一些情况下，装置和方法可涉及使现有设备中包括电纯化装置。因此，前面的描述和附图仅仅是举例。此外，附图中的描述并不将本公开限制在具体示出的图示。

本文中使用的术语“多个”是指两个或更多个物件或部件。术语“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”和“涉及”，无论是在书面描述还是在权利要求等中均为开放式的术语，即表示“包括但不限于”。因此，这种术语的使用意图是表示包括其后所列出的物件及其等同物，以及其它物件。就权利要求而言，只有过渡语“由……组成”和“基本上由……组成”分别是封闭或半封闭的过渡语。权利要求中修饰权利要求要素的序数词例如“第一”、“第二”、“第三”等的使用其自身并不表示一个权利要求因素相对于另一个的任何优先权、优先级或顺序，或者执行方法的步骤的时间顺序，而仅仅是用作将具有某个名称的权利要求要素与具有相同名称的另一个要素（但对于序数词的使用）进行区别的标记，用以区别各权利要求要素。

Claims (19)

1.一种用于电纯化装置的池堆，包括：

多个交替的离子消耗和离子浓缩室，所述离子消耗室的每一个具有在第一方向上提供稀释流体流的进口和出口，并且所述离子浓缩室的每一个具有在不同于所述第一方向的第二方向上提供浓缩流体流的进口和出口；

阻隔间隔件，所述阻隔间隔件位于所述池堆中并且构造且布置成改变经过所述池堆的稀释流体流和浓缩流体流中的至少一个的方向。

2.如权利要求1所述的池堆，其中，所述阻隔间隔件构造且布置成减小所述电纯化装置内的电流低效率。

3.如权利要求1所述的池堆，其中，所述阻隔间隔件构造且布置成在所述池堆内重新引导电流。

4.如权利要求1所述的池堆，其中，所述多个离子消耗室和离子浓缩室中的至少一个包括流量再分配器。

5.如权利要求1所述的池堆，还包括包封所述池堆的外壳，所述池堆的周边的至少一部分被固定到所述外壳。

6.如权利要求5所述的池堆，还包括框架，所述框架定位在所述外壳和所述池堆之间以提供第一模块化单元。

7.如权利要求6所述的池堆，还包括固定在所述外壳内的第二模块化单元。

8.如权利要求7所述的池堆，还包括位于所述第一模块化单元和所述第二模块化单元之间的阻隔间隔件。

9.如权利要求6所述的池堆，还包括位于所述框架和所述外壳之间的支架组件。

10.如权利要求1所述的池堆，其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。

11.一种电纯化装置，包括：

池堆，所述池堆包括交替的离子稀释室和离子浓缩室，所述离子稀释室的每一个构造且布置成提供在第一方向上的流体流，并且所述离子浓缩室的每一个构造且布置成提供在不同于所述第一方向的第二方向上的流体流；

第一电极，所述第一电极在所述池堆的第一端处与阴离子交换膜相邻；

第二电极，所述第二电极在所述池堆的第二端处与阴极交换膜相邻；

阻隔间隔件，所述阻隔间隔件位于所述池堆内并且构造且布置成重新引导稀释流体流和浓缩流体流中的至少一个经过所述电纯化装置并且防止所述第一电极和所述第二电极之间的直接电流路径。

12.如权利要求11所述的电纯化装置，其中，所述阻隔间隔件构造且布置成减小所述电纯化装置内的电流低效率。

13.如权利要求11所述的电纯化装置，其中，所述离子稀释室和所述离子浓缩室中的至少一个包括流量再分配器。

14.如权利要求11所述的电纯化装置，还包括包封所述池堆的外壳，所述池堆的周边的至少一部分被固定到所述外壳。

15.如权利要求14所述的电纯化装置，还包括框架，所述框架定位在所述外壳和所述池堆之间以提供第一模块化单元。

16.如权利要求15所述的电纯化装置，还包括固定在所述外壳内的第二模块化单元。

17.如权利要求16所述的电纯化装置，还包括位于所述第一模块化单元和所述第二模块化单元之间的阻隔间隔件。

18.如权利要求15所述的电纯化装置，还包括位于所述框架和所述外壳之间的支架组件。

19.如权利要求11所述的池堆，其中，所述第一方向垂直于所述第二方向。

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