CN103781534A - 用于钝化结垢物类的电渗析方法和设备 - Google Patents

用于钝化结垢物类的电渗析方法和设备 Download PDF

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Abstract

在一个实施方案中，本发明涉及电渗析装置，其包含用于将进料流引导至多个第一进料路径和多个第二进料路径的入口；所述进料流由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成；第一阳离子结垢物类从第二进料路径经过第一膜组转移到第一进料路径，第一阴离子结垢物类从第一进料路径经过第一膜组转移到第二进料路径。在另一个实施方案中，本发明涉及在电渗析装置中钝化结垢物类的方法。

Description

用于钝化结垢物类的电渗析方法和设备
发明背景
发明领域。
本发明涉及结垢物类在水中的钝化。
相关技术描述
水化学支配和限制了脱盐过程的设计。大多数分离受到微溶化合物（如CaCO3或CaSO4）的沉淀而不是内在的物理特性（如渗透压）所限制。例如，在内陆微咸水源的脱盐中，由于少量结垢物类（如Ca2+、SO4 2-和HCO3 -）的存在，反渗透通常限于约75%的水回收率，而如果仅存在Na+和Cl-，单独的渗透压会带来98%回收率的高得多的限度。低水回收率的结果为1)较大的泵、入口、排水口和预处理系统，和2)与损失的水有关的较大体积的排放流。第一个结果在海水的热脱盐中表现得最清楚，其中由于结垢物类，大多数过程以仅25-35%水回收率和在次优温度下进行。第二个结果严重影响内陆微咸水脱盐的可行性。
因此，需要在脱盐过程中减少结垢物类浓度的有效解决方案。
发明概要
在本发明的一个方面，电渗析装置包含：用于将进料流引导至多个第一进料路径和多个第二进料路径的入口；所述进料流由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成；所述第一阳离子结垢物类从所述第二进料路径经过第一膜组转移到所述第一进料路径，所述第一阴离子结垢物类从所述第一进料路径经过所述第一膜组转移到所述第二进料路径；其中在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的所述第一阴离子结垢物类浓度的约90%。
在另一方面，电渗析装置进一步包含：电渗析容器；布置在所述电渗析容器中的电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；与所述阳极邻接的阳极池单元，与所述阴极邻接的阴极池单元，和布置在所述阳极池单元和所述阴极池单元之间的至少一个普通池单元；所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；所述普通池单元之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的阴极池单元的所述第三膜组限定；所述普通池单元中至少之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的普通池单元的所述第二膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径由所述第一和第二膜组限定。
在电渗析装置的另一方面，在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约90%。
在电渗析的另一方面，在离开第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约50%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约50%。
在电渗析装置的另一方面，在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约20%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约20%。
在电渗析装置的另一方面，所述第一膜组元件选自：单价选择性阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜、二价选择性阴离子交换膜或二价选择性阳离子交换膜。
在电渗析装置的另一方面，所述第二膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。
在电渗析装置的另一方面，所述第三膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。
在电渗析装置的另一方面，所述第一阳离子结垢物类选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而所述第一阴离子结垢物类选自SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
在电渗析装置的另一方面，所述第一进料路径和所述第二进料路径与脱盐设备入口流体连通，所述第一进料路径和所述第二进料路径的内含物分别在所述脱盐设备中处理。
在另一方面，电渗析装置进一步包含：至少两个电渗析容器，每个容器包含电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；与所述阳极邻接的阳极池单元，与所述阴极邻接的阴极池单元，和布置在所述阳极池单元和所述阴极池单元之间的至少一个普通池单元；所述阳极池单元、所述阴极池单元和所述至少一个普通池单元跨越所述电渗析容器；所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；所述普通池单元之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的阴极池单元的所述第三膜组限定；所述普通池单元中至少之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的普通池单元的所述第二膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径由所述第一和第二膜组限定。
在另一方面，权利要求1的电渗析装置进一步包含：一个或多个电渗析容器,其具有多于一个的液压阶段，每个所述容器包含电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；所述普通池单元、所述第一和第二膜组和所述第一和第二进料路径各自具有第一和第二部分；所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；所述一个或多个普通池单元的所述第一进料路径至少部分地由所述第一膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径至少部分地由所述第一膜组和所述第二膜组限定。
在本发明的又一个方面，一种钝化结垢物类的方法包含：将直流电通过在电渗析装置中的电极对，所述电渗析装置具有第一进料路径和第二进料路径，以便给分别作为阴极和阳极的电极对供能；将由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成的进料流供应至所述第一进料路径和所述第二进料路径；所述第一进料路径和所述第二进料路径由第一膜组分隔；和将所述第一阳离子结垢物类从所述第二进料路径经过所述第一膜组转移至所述第一进料路径。
在另一方面，该方法进一步包含：将所述第一阴离子结垢物类从所述第一进料路径经过所述第一膜组转移至所述第二进料路径；其中所述电解装置进一步包含一个或多个电渗析容器，所述电渗析容器的每个包含所述阳极和阴极；阳极池单元与所述阳极邻接，与阴极池单元所述阴极邻接，且至少一个普通池单元布置在所述阳极池单元和阴极池单元之间；所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、所述第一进料路径和所述第二进料路径；所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；所述一个或多个普通池单元的所述第一进料路径至少部分地由所述第一膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径至少部分地由所述第一和第二膜组限定。
在另一方面，该方法进一步包含从所述第一和第二进料路径去除所述流出物；其中在从所述第一进料路径去除的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于进入所述第一进料路径的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约90%。
在该方法的另一方面，所述第二膜组由至少一个阴离子交换膜或至少一个阳离子交换膜组成。
在该方法的另一方面，所述第三膜组由至少一个阴离子交换膜或至少一个阳离子交换膜组成。
在另一方面，该方法进一步包含将所述流出物从所述第一和第二进料路径引导至脱盐设备，分别处理所述第一进料路径的内含物与所述第二进料路径的内含物。
在该方法的另一方面，所述电渗析装置进一步由两个或更多个电渗析容器组成，每个所述电渗析容器具有阳极和阴极；所述阳极池单元、所述阴极池单元和所述一个或多个普通池单元跨越所述两个或更多个电渗析容器。
在该方法的另一方面，所述第一阳离子结垢物类选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而所述第一阴离子结垢物类选自SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
附图简述
由本文的说明书和权利要求，与显示结构和说明性实施方案细节的附图结合到一起，将理解本发明的这些和其它方面，其中:
图1示意性地说明根据本发明的第一实施方案的电渗析装置；
图2示意性地说明根据本发明的第二实施方案的电渗析装置；
图3示意性地说明根据本发明的第三实施方案的电渗析装置；
图4示意性地说明根据本发明的第四实施方案的电渗析装置；
图5示意性地说明根据本发明的第五实施方案的电渗析装置；
图6示意性地说明根据本发明的第六实施方案的电渗析装置；
图7a示意性地说明根据本发明的第七实施方案的电渗析装置；和
图7b示意性地说明根据本发明的第八实施方案的电渗析装置。
图7c示意性地说明根据本发明的第九实施方案的电渗析装置。
图7d示意性地说明根据本发明的第十实施方案的电渗析装置。
图8为说明根据本发明的实施方案使用电渗析装置的框图。
图9为说明根据本发明的实施方案使用电渗析装置的框图。
发明详述
如本文在说明书和权利要求通篇所用的，近似性用语可用以修饰可允许变化而不导致与此相关的基本功能改变的任何定量表达。因此，由如“约”等术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似性用语可与用于测量该值的仪器精度对应。范围限制可组合和/或互换，且这样的范围等同于且包括本文陈述的所有子范围，除非上下文或用语另作说明。除了在操作实例中或另作说明的情况下，说明书和权利要求所用的涉及成分的量、反应条件等的所有数字或表达应理解为在一切情况下由术语“约”修饰。
“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，或随后指定的材料可能存在或可能不存在，且该描述包括所述事件或情况发生或所述材料存在的状况，以及所述事件或情况不发生或所述材料不存在的状况。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变化，旨在涵盖非排他性的内含物。例如，包含一系列要素的过程、方法、制品或设备不必受限于仅那些要素，而是可能包括未明确列出的或这样的过程、方法、制品或设备固有的其它要素。
单数形式“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有清楚说明。
参考图1，用于钝化结垢物类（例如选自CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、CaF2、SrSO4、BaSO4和Ca3(PO4)2的结垢物类）的电渗析装置2的第一个实施方案，包括分别用作阳极21和阴极22的电极对，与阴极22邻接的阴极池单元25，与阳极21邻接的阳极池单元26，在阳极池单元26和阴极池单元25之间的至少一个普通池单元23，和用于在其中容纳阳极21、阴极22、阴极池单元25、阳极池单元26和至少一个普通池单元23的容器24。阳极21和阴极22分别与DC或脉冲电源的阳极和阴极连接。本领域普通技术人员理解，在一些实施方案中，阴极22具有任选的阴极保护膜且阳极21具有任选的阳极保护膜。任选的阴极和阳极保护膜形成与阳极21和阴极22邻接的保护通道。在一个实施方案中，任选的阳极和阴极保护膜为阳离子交换膜。
容器24分别包括：用于将原料流引导流过电渗析装置2的至少一个入口240，和至少一个第一进料路径出口242，至少一个第二进料路径出口243，第三进料路径出口241和第四进料路径出口244。阴极池单元25具有第三进料路径235和由一个或多个元件组成的第三膜组231。阳极池单元26由第四进料路径238组成。普通池单元23由以下组成：第一进料路径236、第二进料路径237、由一个或多个元件组成的第一膜组232和由一个或多个元件组成的第二膜组233。
在阴极池单元25中，第三膜组231布置在阴极22和邻接的普通池单元23之间。第三膜组231和阴极22限定了具有第三进料路径出口241的第三进料路径235。在阳极池单元26中，具有第四进料路径出口244的第四进料路径238限定在邻接的普通池单元23和阳极21之间。
在普通池单元23中，第二膜组233位于普通池单元23的阳极侧，而第一膜组232位于普通池单元23的阴极侧。第二膜组233和第一膜组232限定了具有第二进料路径出口242的第二进料路径237。第一膜组232和在普通池单元23阴极侧的邻接的池单元限定了具有第一进料路径出口242的第一进料路径236。因此，当从普通池单元23的阳极侧前进到普通池单元23的阴极侧时，普通池单元23由以下组成：第二膜组233、第二进料路径237、第一膜组232和第一进料路径236。在普通池单元23的一些实施方案中，在普通池单元23阴极侧的邻接的池单元为阴极池单元25。在其它实施方案中，在普通池单元23阴极侧的邻接的池单元为另一个普通池单元23。
在图1显示的实施方案中，提供到电渗析装置2的入口240的进料流包含X+、Y-、S+和T-。X+和Y-表示非结垢阳离子和阴离子，S+代表第一阳离子结垢物类，而T-代表第一阴离子结垢物类。在第三膜组231中的元件为X-选择性阴离子交换膜。在第二膜组233中的元件为Y-选择性阴离子交换膜。第一膜组232由T-选择性阴离子交换膜元件和S-选择性阳离子交换膜元件组成。在图1中，T-选择性阴离子交换膜放置在S-选择性阳离子交换膜之前。然而，如果S-选择性阳离子交换膜放置在T-选择性阴离子交换膜之前，功能不会改变。因此，预期在一些实施方案中，在第一膜组232中，T-选择性阴离子交换膜放置在S-选择性阳离子交换膜之前。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时S+和T-阳离子和阴离子结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(T-)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二进料路径237，第一阳离子结垢物类(S+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Y-从第二进料路径237经过第二膜组233转移至第四进料路径238。最后，阳离子非结垢物类X+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。
预期阳离子结垢物类可选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而阴离子结垢物类可选自：SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
在一个实施方案中，离开电渗析装置2的流出物中的第一阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流242中的第一阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约90%。离开电渗析装置2的流出物中的第一阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流240中的第一阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约90%。
在另一个实施方案中，离开电渗析装置2的流出物中的第一阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流中的第一阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约50%。离开电渗析装置2的流出物中的第一阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流中的第一阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约50%。
在另一个实施方案中，离开电渗析装置2的流出物中的第一阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流中的第一阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约20%。离开电渗析装置2的流出物中的第一阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流中的第一阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约20%。
此外，预期电渗析装置2可使进料流中的两种结垢物类钝化，例如以下在图5中显示。因此，在这些实施方案中，离开电渗析装置2的流出物中的第二阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流242中的第二阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约90%。离开电渗析装置2的流出物中的第二阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流240中的第二阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约90%。
在另一个实施方案中，其中电渗析装置2使进料流内的两种结垢物类钝化，离开电渗析装置2的流出物中的第二阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流中的第二阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约50%。离开电渗析装置2的流出物中的第二阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流中的第二阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约50%。
在另一个实施方案中，其中电渗析装置2使进料流内的两种结垢物类钝化，离开电渗析装置2的流出物中的第二阴离子结垢物类在第一进料路径出口242的浓度低于进料流中的第二阴离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约20%。离开电渗析装置2的流出物中的第二阳离子结垢物类在第二进料路径出口243的浓度低于进料流中的第二阳离子结垢物类在电渗析装置2入口处的浓度的约20%。
此外，预期在一些实施方案中，来自第一进料路径236的所有或部分流出物可进料回第一进料路径236中供额外处理，直到流出物中所关注的阴离子结垢物类的浓度低于预定水平。此外，预期在一些实施方案中，来自第二进料路径237的所有或部分流出物可进料回第二进料路径237中供额外处理，直到在流出物中所关注的阳离子结垢物类的浓度低于预定水平。
此外，预期来自第三和第四进料路径235和238的流出物返回至电渗析装置2的进料流240或被送到排放口。
因为第一阴离子结垢物类(T-)和第一阳离子结垢物类(S+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类经钝化且不再存在结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收水平。
参考图2，在这个实施方案中，提供到电渗析装置2的入口240的进料流包含X+、Y-、S+和T-。X+和Y-表示非结垢物类，S+代表第一阳离子结垢物类而T-代表第一阴离子结垢物类。如可见，电渗析装置2包含阳极池单元26、阴极池单元25、第一普通池单元23和第二普通池单元23'。虽然两个普通池单元23和23'显示在这个实施方案中，但预期其它的实施方案可包含多于两个普通池单元。
在第二膜组233和233'中的元件为Y-选择性阴离子交换膜。第一膜组232和232'由T-选择性阴离子交换膜和S-选择性阳离子交换膜组成。第三膜组231由X-选择性阳离子交换膜组成。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时S+和T-结垢物类流经第一进料路径236和236'以及第二进料路径237和237'时，第一阴离子结垢物类(T-)从第一进料路径236和236'经过第一膜组232和232'转移至第二进料路径237和237'，第一阳离子结垢物类(S+)从第二进料路径237和237'经过第一膜组232和232'转移至第一进料路径236和236'。此外，阳离子非结垢物类X+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。最后，阴离子非结垢物类Y-从第二进料路径237和237'转移至第一进料路径236'和第四进料路径238。
因为第一阴离子结垢物类(T-)和第一阳离子结垢物类(S+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和242'和第二进料路径出口243和243'离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，在一些实施方案中，可将来自第一进料路径出口242和242'以及第二进料路径出口243和243'的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收率。
在其它实施方案中，第一进料路径出口(例如242和242')可合并成组合的第一进料路径出口，且第二进料路径出口(例如243和243')可合并成组合的第二进料路径出口。因此，可将来自第一和第二组合进料路径出口的流出物提供至脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收率。
参考图3，在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+和HCO3 -。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且HCO3 -为第一阴离子结垢物类。在第二膜组233中的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232中的元件为单价HCO3 -选择性阴离子交换和二价Ca2+选择性阳离子交换膜。第三膜组231由单价Na+选择性阴离子交换膜组成。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(HCO3 -)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二路径237，而第一阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Cl-从第二流动路径237经过第二膜组233转移至第四流动路径238，而阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。
因为第一阴离子结垢物类(HCO3 -)和第一阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收率。
参考图4，在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+和SO4 2-。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且SO4 2-为第一阴离子结垢物类。包含第二膜组233的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232中的元件为二价SO4 2-选择性阴离子交换膜和二价Ca2+选择性阳离子交换膜元件。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(SO4 2-)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二路径237，而第一阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Cl-从第二进料路径237经过第二膜组233转移至第四进料路径238，而阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。
因为第一阴离子结垢物类(SO4 2-)和第一阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收率。
参考图5，在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+、HCO3 -和SO4 2-。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且SO4 2-为第一阴离子结垢物类。此外，Ca2+为第二阳离子结垢物类且HCO3 -为第二阴离子结垢物类。在第二膜组233中的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232中的元件为单价HCO3 -选择性阴离子交换、二价SO4 2-选择性阴离子交换膜和二价Ca2+选择性阳离子交换膜。在第三膜组231中的元件为单价Na+选择性阳离子交换膜。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(SO4 2-)和第二阴离子结垢物类(HCO3 -)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二路径237，第一和第二阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Cl-从第二进料路径237经过第二膜组233转移至第四进料路径238。此外，阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径。
因为第一阴离子结垢物类(SO4 2-)和第二阴离子结垢物类(HCO3 -)以及第一和第二阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可分别经处理至高回收率。
因此，预期在其它实施方案中，阳离子结垢物类可选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而阴离子结垢物类可选自SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
参考图6，预期电渗析装置2的一些实施方案可具有串联连接的多个电渗析容器（或电阶段）24a、24b和24c。在这些实施方案中，普通池单元23，阳极池单元26，阴极池单元25，第一、第二和第三膜组232、231和233的元件，以及第一、第二第三和第四进料路径236、237、235和238，它们中的一个或多个在电阶段24a、24b、和24c之间分开。每个电阶段24a、24b和24c具有阳极21a、21b和21c，和阴极22a、22b和22c。
在这个实施方案中，显示了三个电阶段，但是预期本领域普通技术人员可选择使用不同数量的电阶段，如两个或更多个。此外，在这个实施方案中，每个电阶段显示为每个膜组具有仅一个膜元件。然而，本领域普通技术人员在每个电阶段可选择使用不同数量的膜元件。
参考图7a-d，预期电渗析装置2的一些实施方案可具有多个液压阶段。因此，在这些实施方案中，一个或多个普通池单元23跨越多个液压阶段。因此，第一和第二膜组232和233的元件以及第一和第二进料路径236和237也跨越多个液压阶段。
在图7a显示的实施方案中，普通池单元23被分成第一阶段液压阶段23a和第二液压阶段23b；第一进料路径236被分割成第一部分236a和第二部分236b；第二进料路径237被分割成第一部分237a和第二部分237b；第一膜组232被分割成第一部分232a和第二部分232b；且第二膜组233被分割成第一部分233a和第二部分233b。普通池单元的第一液压阶段23a包含第一进料路径的第一部分236a、第二进料路径的第一部分237a、第一膜组的第一部分232a和第二膜组的第一部分233a。普通池单元的第二液压阶段23b包含第一进料路径的第二部分236b、第二进料路径的第二部分237b、第一膜组的第二部分232b和第二膜组的第二部分233b。
第一进料路径的第一部分236a由阴极单元池25的第三膜组231和第一膜组的第一部分232a限定，且第一进料路径的第二部分236b由第二膜组的第一部分233a和第一膜组的第二部分232b限定。第二进料路径的第一部分237a由第一膜组的第一部分232a和第二膜组的第一部分233a限定，且第二进料路径的第二部分237b由第一膜组的第二部分232b和第二膜组的第二部分233b限定。
因此，在普通池单元中，第一进料路径236至少部分地由第一膜组232、第二膜组232和阴极池单元25的第三膜组231限定。此外，第二进料路径237至少部分地由第一膜组232和第二膜组233限定。
在阴极池单元25中，第三进料路径235由第三膜组213和阴极22限定。在阳极池单元26中，第四进料路径238由第二膜组233的至少部分和阳极21限定。
在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+和HCO3 -。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且HCO3 -为第一阴离子结垢物类。在第二膜组233中的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232中的元件为单价HCO3 -选择性阴离子交换膜和二价Ca2+选择性阳离子交换膜。第三膜组231由单价Na+选择性阴离子交换膜组成。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(HCO3 -)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二路径237，且第一阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Cl-从第二流动路径237经过第二膜组233转移至第四流动路径238，阴离子非结垢物类Cl-从第二流动路径237经过第二膜组233转移至第一流动路径233，且阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。
因为第一阴离子结垢物类(HCO3 -)和第一阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可经分别处理至高回收率。
在图7b中显示的实施方案中，普通池单元23被分成第一阶段液压阶段23a、第二液压阶段23b和第三液压阶段23c。普通池单元的第一液压阶段23a位于阴极池单元25和普通池单元的第二液压阶段23b之间。普通池单元的第三液压阶段23c位于阳极池单元26和普通池单元的第二液压阶段23b之间。
第一进料路径236被分割成第一部分236a，第二部分236b，和第三部分236c；第二进料路径237被分割成第一部分237a，第二部分237b和第三部分237c；第一膜组232被分割成第一部分232a，第二部分232b，和第三部分232c；且第二膜组233被分割成第一部分233a，第二部分233b，和第三部分233c。
普通池单元的第一液压阶段23a包含第一进料路径的第一部分236a，第二进料路径的第一部分237a，第一膜组的第一部分232a，和第二膜组的第一部分233a。普通池单元的第二液压阶段23b包含第一进料路径的第二部分236b，第二进料路径的第二部分237b，第一膜组的第二部分232b，和第二膜组的第二部分233b。普通池单元的第三液压阶段23c包含第一进料路径的第三部分236c，第二进料路径的第三部分237c，第一膜组的第三部分232c，和第二膜组的第三部分233c。
第一进料路径的第一部分236a由阴极单元池25的第三膜组231和第一膜组的第一部分232a限定，第一进料路径的第二部分236b由第二膜组的第一部分233a和第一膜组的第二部分232b限定，和第一进料路径的第三部分236c由第二膜组的第二部分233b和第一膜组的第三部分232c限定。第二进料路径的第一部分237a由第一膜组的第一部分232a和第二膜组的第一部分233a限定，第二进料路径的第二部分237b由第一膜组的第二部分232b和第二膜组的第二部分233b限定，第二进料路径的第三部分237c由第一膜组的第三部分232c和第二膜组的第三部分233c限定。
因此，在普通池单元，第一进料路径236至少部分地由第一膜组232、第二膜组232和阴极池单元25的第三膜组231限定。此外，第二进料路径237至少部分地由第一膜组232和第二膜组233限定。
在阴极池单元25中，第三进料路径235由第三膜组213和阴极22限定。在阳极池单元26中，第四进料路径238由第二膜组233的至少部分和阳极21限定。
在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+、HCO3 -和SO4 2-。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且SO4 2-为第一阴离子结垢物类。此外，Ca2+为第二阳离子结垢物类且HCO3 -为第二阴离子结垢物类。在第二膜组233中的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232中的元件为单价HCO3 -选择性阴离子交换膜、二价SO4 2-选择性阴离子交换膜和二价Ca2+选择性阳离子交换膜。在第三膜组231中的元件为单价Na+选择性阳离子交换膜。
当直流电从电源流经电渗析装置2，同时结垢物类流经第一进料路径236和第二进料路径237时，第一阴离子结垢物类(SO4 2-)和第二阴离子结垢物类(HCO3 -)从第一进料路径236经过第一膜组232转移至第二进料路径237，第一和第二阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237经过第一膜组232转移至第一进料路径236。此外，阴离子非结垢物类Cl-从第二进料路径237经第二膜组233转移至第二和第四进料路径237和238。此外，阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径。
因为第一阴离子结垢物类(SO4 2-)和第二阴离子结垢物类(HCO3 -)以及第一和第二阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和第二进料路径出口243离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和第二进料路径出口243的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可经分别处理至高回收率。
此外，如图7c和7d显示，预期一些实施方案可具有两个或更多个普通池单元23。在图7c和7d显示的实施方案中，第一普通池单元23被分成第一液压阶段23a和第二液压阶段23b。在第一普通池单元23中，第一进料路径236被分割成第一部分236a和第二部分236b；第二进料路径237被分割成第一部分237a和第二部分237b；第一膜组232被分割成第一部分232a和第二部分232b；且第二膜组233被分割成第一部分233a和第二部分233b。
第一普通池单元的第一液压阶段23a包含第一进料路径的第一部分236a，第二进料路径的第一部分237a，第一膜组的第一部分232a，和第二膜组的第一部分233a。第一普通池单元的第二液压阶段23b包含第一进料路径的第二部分236b，第二进料路径的第二部分237b，第一膜组的第二部分232b，和第二膜组的第二部分233b。
第二普通池单元23'被分成第一液压阶段23a'和第二液压阶段23b'。在第二普通池单元23'中，第一进料路径236'被分割成第一部分236a'和第二部分236b'；第二进料路径237'被分割成第一部分237a'和第二部分237b'；第一膜组232'被分割成第一部分232a'和第二部分232b'；且第二膜组233'被分割成第一部分233a'和第二部分233b'。
第二普通池单元的第一液压阶段23a'包含第一进料路径的第一部分236a'，第二进料路径的第一部分237a'，第一膜组的第一部分232a'，和第二膜组的第一部分233a'。第二普通池单元的第二液压阶段23b'包含第一进料路径的第二部分236b'，第二进料路径的第二部分237b'，第一膜组的第二部分232b'，和第二膜组的第二部分233b'。
在第一普通池单元23中，第一进料路径的第一部分236a由阴极单元池25的第三膜组231和位于第一普通池单元的第一液压阶段23a的第一膜组的第一部分232a限定，且第一进料路径的第二部分236b由位于第一普通池单元第二液压阶段23b的第一膜组的第二部分232b和位于第二普通池单元第一阶段23b的第二膜组的第一部分233a'限定。第二进料路径的第一部分237a由位于第一普通池单元第一液压阶段23a的第一膜组的第一部分232a和位于第一普通池单元第一液压阶段23a的第二膜组的第一部分233a限定，且第二进料路径的第二部分237b由位于第一普通池单元第二液压阶段23b的第一膜组的第二部分232b和位于第一普通池单元第二液压阶段23b的第二膜组的第二部分233b限定。
因此，在第一普通池单元23中，第一进料路径236至少部分地由以下一个或多个元件限定：第一普通池单元23的第一膜组232、第二普通池单元23'的第二膜组233'和阴极池单元25的第三膜组231。此外，第二进料路径237至少部分地由第一普通池单元23的第一膜组232和第二膜组233中的一个或多个元件限定。
在这个实施方案中，仅存在第一和第二普通池单元23和23'。然而，预期在具有更大数量的普通池单元(例如七个)的实施方案中，第一普通池单元的第一进料路径至少部分地由以下一个或多个元件限定：第一普通池单元的第一膜组、最高次序普通池单元(例如第七个)的第二膜组和阴极池单元的第三膜组。
转到第二普通池单元23'，第一进料路径的第一部分236a'由位于第一普通池单元第一液压阶段23a的第二膜组的第一部分233a和位于第二普通池单元第一液压阶段23a'的第一膜组的第一部分232a'限定。第一进料路径的第二部分236b'由位于第一普通池单元第二液压阶段23b的第二膜组的第二部分233b和位于第二普通池单元第二液压阶段23b'的第一膜组的第二部分232b'限定。第二进料路径的第一部分237a'由位于第二普通池单元第一液压阶段23a'的第一膜组的第一部分232a'和位于第二普通池单元第一液压阶段23a'的第二膜组的第一部分233a'限定。第二进料路径的第二部分237b'由位于第二普通池单元第二液压阶段23b'的第一膜组的第二部分232b'和位于第二普通池单元第二液压阶段23b'的第二膜组的第二部分233b'限定。
因此，在第二普通池单元23'中，第一进料路径236'至少部分地由第二普通池单元23'的第一膜组232'和第一普通池单元23的第二膜组233中的一个或多个元件限定。此外，第二进料路径237'至少部分地由普通池单元23'的第一膜组232'和第二膜组233'中的一个或多个元件限定。
在阴极池单元25中，第三进料路径235由第三膜组231和阴极22限定。在阳极池单元26中，第四进料路径238由第二普通池单元23'的第二膜组233'和阳极21限定。在具有多于两个普通池单元的实施方案中，第四进料路径238由最高次序普通池单元的第二膜组的至少部分和阳极21限定。
在这个实施方案中，提供至电渗析装置2的入口240的进料流包含Na+、Cl-、Ca2+和HCO3 -。在这个实施方案中，Ca2+为第一阳离子结垢物类且HCO3 -为第一阴离子结垢物类。在第二膜组233和233'中的元件为单价Cl-选择性阴离子交换膜。第一膜组232和232'中的元件为单价HCO3 -选择性阴离子交换膜和二价Ca2+选择性阳离子交换膜。第三膜组231由单价Na+选择性阴离子交换膜组成。
当直流电从电源流经电渗析装置，同时结垢物类流经第一进料路径236和236'以及第二进料路径237和237'时，第一阴离子结垢物类(HCO3 -)从第一进料路径236和236'经过第一膜组232和232'转移至第二路径237和237'，且第一阳离子结垢物类(Ca2+)从第二进料路径237和237'经过第一膜组232和232'转移至第一进料路径236和236'。此外，阴离子非结垢物类（Cl-）从第二流动路径237和237'经过第二膜组233转移至第四流动路径238和238'，阴离子非结垢物类Cl-从第二流动路径237和237'经过第二膜组233和233'转移至第一流动路径236和236'，且阳离子非结垢物类Na+从第一进料路径236经过第三膜组231转移至第三进料路径235。
因为第一阴离子结垢物类(HCO3 -)和第一阳离子结垢物类(Ca2+)位于分别的进料路径流，当它们以流出物的形式从第一进料路径出口242和242'以及第二进料路径出口243和243'离开电渗析装置2时，结垢物类不再为结垢风险。因此，可将来自第一进料路径出口242和242'以及第二进料路径出口243和243'的流出物提供到脱盐装置，在那里流出物可经分别处理至高回收率。
此外，预期在具有多个第一和第二进料路径出口的电解装置的一些实施方案中，多个第一进料路径出口(例如242，242')可合并成组合第一进料路径出口342，且多个第二进料路径出口例如(243，243')可合并成组合第二进料路径出口343。在具有多个第一和第二进料路径出口(例如242，242'，243，243')的电解装置的其它实施方案中，出口保持分开。
因此，在包含两个或更多个普通池单元23的实施方案中，应理解第一普通池单元23的第一进料路径的第二部分236b至少部分地由最高次序的普通池单元的第二膜组的一个或多个元件限定。
如图7c中可见，在第一普通池单元23中，来自第一进料路径的第一部分236a的全部流出物流入第一进料路径的第二部分236b，且来自第二进料路径的第一部分237a的全部流出物流入第二进料路径的第二部分237b。此外，在第二普通池单元23'中，来自第一进料路径的第一部分236a'的全部流出物流入第一进料路径的第二部分236b'，且来自第二进料路径的第一部分237a'的全部流出物流入第二进料路径的第二部分237b'。
然而，在图7d中显示的实施方案中，将来自第一和第二普通单元的第一流动路径236a和236a'的第一部分的流出物引导进入第一流动路径管道246，在那里所述流出物经组合和输送至第一和第二普通单元的第二流动路径236b和236b'。此外，将来自第一和第二普通单元的第一流动路径237a和237a'的第一部分的流出物引导进入第一流动路径管道247，在那里所述流出物经组合和输送至第一和第二普通单元的第二流动路径237b和237b'。此外，在图7a-d显示的这个实施方案中，每个膜组的第一和第二部分显示为每个膜组具有仅一个膜元件。然而，本领域普通技术人员可选择在每个膜组的第一和第二部分使用不同数量的膜元件。
参考图8和9，预期在一些实施方案中，电渗析装置2可经过水入口240从多种盐或微咸源接收进料流。所述进料流可由两种或更多种结垢物类组成。将进料流引导进入第一和第二进料路径。电渗析装置2通过将阳离子结垢物类从第二进料路径移动至第一进料路径，和将阴离子结垢物类从第一进料路径移动至第二进料路径来钝化两种或更多种结垢物类。将来自第一进料路径的流出物从一个或多个第一进料路径出口242输送至脱盐设备入口，和将来自第二进料路径的流出物经过一个或多个第二进料路径出口243输送至脱盐设备入口。预期在具有多个第一和第二进料路径出口242和243的一些实施方案中，多个第一进料路径出口(例如242，242')可合并成组合第一进料路径出口342，且多个第二进料路径出口例如(243，243')可合并成组合第二进料路径出口343。当它们离开电渗析装置2时，第一进料路径的内含物不与第二进料路径的内含物混合。第一和第二进料路径的内含物在脱盐设备中分别经处理至高回收率。
此外，预期本发明进一步包含通过使用上述电渗析装置来钝化结垢物类的方法。在一个实施方案中，所述方法包含将直流电通过在电渗析装置中的电极对，以向分别作为阴极和阳极的电极对供能，和将进料流供应至电渗析装置的一个或多个入口。所述一个或多个入口将进料流引导至第一进料路径和第二进料路径。第一进料路径和第二进料路径通过第一膜组分开。所述进料流包含至少第一阴离子结垢物类、第一阳离子结垢物类、第一阴离子非结垢物类和第一阳离子非结垢物类。在一些实施方案中，所述进料流包含另外的结垢和/或非结垢物类。
当沿着第一和第二进料路径移动时，第一阳离子结垢物类从第二进料路径经过第一膜组并转移至第一进料路径内。此外，第一阴离子结垢物类从第一进料路径经过第一膜组并转移至第二进料路径内。
在一些实施方案中，其中进料流包含多于一种阴离子和阳离子结垢物类，当沿着第一和第二进料路径移动时，另外的阳离子结垢物类从第二进料路径经过第一膜组并转移至第一进料路径内。此外，另外的阴离子结垢物类从第一进料路径经过第一膜组并转移至第二进料路径内。
所述方法进一步包含从第一进料路径经过第一进料路径出口去除流出物，和从第二进料路径经过第二进料路径出口去除流出物。在一个实施方案中，第一和第二进料路径出口将流出物引导至脱盐单元的入口，其中将来自第一进料路径的流出物与来自第二进料路径的流出物分别处理。
在所述方法的一个实施方案中，所述结垢物类选自：CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、CaF2、SrSO4、BaSO4和Ca3(PO4)2。
在一个实施方案中，从第一进料路径去除的流出物中的第一阴离子结垢物类的浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约90%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约90%。
在另一个实施方案中，从第一进料路径去除的流出物中的第一阴离子结垢物类浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约50%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约50%。
在另一个实施方案中，第一进料路径去除的流出物中的第一阴离子结垢物类浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约20%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约20%。
在一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约90%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约90%。
在另一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约50%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约50%。
在另一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约20%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第一阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约20%。
在一个实施方案中，从第一进料路径去除的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约90%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约90%。
在另一个实施方案中，从第一进料路径去除的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约50%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约50%。
在另一个实施方案中，从第一进料路径去除的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入第一进料路径的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约20%。此外，其中从第二进料路径去除的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入第二进料路径的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约20%。
在一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约90%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约90%。
在另一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约50%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约50%。
在另一个实施方案中，经过第一进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阴离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阴离子结垢物类浓度的约20%。此外，其中经过第二进料路径出口离开电渗析装置的流出物中的第二阳离子结垢物类的浓度低于进入电渗析装置的进料流中的第二阳离子结垢物类浓度的约20%。
虽然已结合上述特定地实施方案描述本发明，但显然许多备选、组合、改进和变化对本领域技术人员是显而易见的。因此，如上所述的本发明优选实施方案旨在仅为说明性的，而没有限制意义。在不离开本发明的精神和范围的情况下，可作出许多变化。因此，本发明的技术范围不仅包括上述那些实施方案，而且也包括落在所附权利要求范围内的所有实施方案。
本书面说明使用实例来公开本发明，包括最佳方式，并且也能使本领域任何技术人员来实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统和实施任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面用语没有区别的结构要素，或如果它们包括与权利要求的字面用语具有非显著区别的等价结构要素，则预期它们在权利要求的范围内。

Claims (20)

1. 一种电渗析装置，其包含：
用于将进料流引导至多个第一进料路径和多个第二进料路径的入口；所述进料流由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成；
所述第一阳离子结垢物类从所述第二进料路径经过第一膜组转移到所述第一进料路径，所述第一阴离子结垢物类从所述第一进料路径经过所述第一膜组转移到所述第二进料路径；
其中在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的所述第一阴离子结垢物类浓度的约90%。
2. 权利要求1的电渗析装置，其进一步包含：
电渗析容器；
布置在所述电渗析容器中的电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；
与所述阳极邻接的阳极池单元，与所述阴极邻接的阴极池单元，和布置在所述阳极池单元和所述阴极池单元之间的至少一个普通池单元；
所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；
所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；
所述普通池单元之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的阴极池单元的所述第三膜组限定；所述普通池单元中至少之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的普通池单元的所述第二膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径由所述第一和第二膜组限定。
3. 权利要求1的电渗析装置，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约90%。
4. 权利要求3的电渗析装置，其中在离开第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约50%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约50%。
5. 权利要求4的电渗析装置，其中在离开所述第一进料路径的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约20%，其中在离开所述第二进料路径的流出物中的所述第一阳离子结垢物类浓度低于在所述电渗析装置入口处所述进料流中的第一阳离子结垢物类浓度的约20%。
6. 权利要求1的电渗析装置，其中所述第一膜组元件选自：单价选择性阴离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜、二价选择性阴离子交换膜或二价选择性阳离子交换膜。
7. 权利要求4的电渗析装置，其中所述第二膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。
8. 权利要求7的电渗析装置，其中所述第三膜组由至少一个阴离子交换膜元件或至少一个阳离子交换膜元件组成。
9. 权利要求1的电渗析装置，其中所述第一阳离子结垢物类选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而所述第一阴离子结垢物类选自SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
10. 权利要求1的装置，其中所述第一进料路径和所述第二进料路径与脱盐设备入口流体连通，所述第一进料路径和所述第二进料路径的内含物分别在所述脱盐设备中处理。
11. 权利要求1的电渗析装置，其进一步包含：
至少两个电渗析容器，每个容器包含电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；
与所述阳极邻接的阳极池单元，与所述阴极邻接的阴极池单元，和布置在所述阳极池单元和所述阴极池单元之间的至少一个普通池单元；所述阳极池单元、所述阴极池单元和所述至少一个普通池单元跨越所述电渗析容器；
所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；
所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；
所述普通池单元之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的阴极池单元的所述第三膜组限定；所述普通池单元中至少之一的所述第一进料路径由所述普通池单元的所述第一膜组和邻接的普通池单元的所述第二膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径由所述第一和第二膜组限定。
12. 权利要求1的电渗析装置，其进一步包含：
一个或多个电渗析容器,其具有多于一个的液压阶段，每个所述容器包含电极对，所述电极对分别用作阳极和阴极；
所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、第一进料路径和第二进料路径；所述普通池单元、所述第一和第二膜组和所述第一和第二进料路径各自具有第一和第二部分；
所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；
所述一个或多个普通池单元的所述第一进料路径至少部分地由所述第一膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径至少部分地由所述第一膜组和所述第二膜组限定。
13. 一种钝化结垢物类的方法，其包含：
将直流电通过在电渗析装置中的电极对，所述电渗析装置具有第一进料路径和第二进料路径，以便给分别作为阴极和阳极的电极对供能；
将由第一阴离子结垢物类和第一阳离子结垢物类组成的进料流供应至所述第一进料路径和所述第二进料路径；
所述第一进料路径和所述第二进料路径由第一膜组分隔；和
将所述第一阳离子结垢物类从所述第二进料路径经过所述第一膜组转移至所述第一进料路径。
14. 权利要求13的方法，其进一步包含：
将所述第一阴离子结垢物类从所述第一进料路径经过所述第一膜组转移至所述第二进料路径；
其中所述电解装置进一步包含一个或多个电渗析容器，所述电渗析容器的每个包含所述阳极和阴极；阳极池单元与所述阳极邻接，与阴极池单元所述阴极邻接，且至少一个普通池单元布置在所述阳极池单元和阴极池单元之间；
所述阴极池单元具有由一个或多个元件组成的第三膜组，且所述普通池单元具有由一个或多个元件组成的第一膜组、由一个或多个元件组成的第二膜组、所述第一进料路径和所述第二进料路径；
所述第一膜组包含阴离子交换膜和阳离子交换膜；
所述一个或多个普通池单元的所述第一进料路径至少部分地由所述第一膜组限定；所述一个或多个普通池单元的所述第二进料路径至少部分地由所述第一和第二膜组限定。
15. 权利要求14的方法，其进一步包含从所述第一和第二进料路径去除所述流出物；
其中在从所述第一进料路径去除的流出物中的所述第一阴离子结垢物类的浓度低于进入所述第一进料路径的进料流中的第一阴离子结垢物类浓度的约90%。
16. 权利要求15的方法，其中所述第二膜组由至少一个阴离子交换膜或至少一个阳离子交换膜组成。
17. 权利要求15的方法，其中所述第三膜组由至少一个阴离子交换膜或至少一个阳离子交换膜组成。
18. 权利要求15的方法，其进一步包含将所述流出物从所述第一和第二进料路径引导至脱盐设备，分别处理所述第一进料路径的内含物与所述第二进料路径的内含物。
19. 权利要求13的方法，其中所述电渗析装置进一步由两个或更多个电渗析容器组成，每个所述电渗析容器具有阳极和阴极；所述阳极池单元、所述阴极池单元和所述一个或多个普通池单元跨越所述两个或更多个电渗析容器。
20. 权利要求13的方法，其中所述第一阳离子结垢物类选自Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+，而所述第一阴离子结垢物类选自SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-、OH-、F-、PO4 3-、HPO4 2-和H2PO4 -。
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