CN105992635B

CN105992635B - 一次性膜堆叠件

Info

Publication number: CN105992635B
Application number: CN201580006026.XA
Authority: CN
Inventors: 维利姆·范·巴克; 维诺德纳拉因·贝克; 巴斯蒂安·范·贝尔胡姆; 约翰尼斯·范·恩哥伦
Original assignee: Fujifilm Manufacturing Europe BV
Current assignee: Fujifilm Manufacturing Europe BV
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: CN105992635A; US20170001146A1; US10155201B2; WO2015110829A1; EP3099401A1

Abstract

一种适合在离子交换装置中使用的一次性交叉流膜堆叠件，该膜堆叠件包括交替的稀释室和浓缩室，各个室由平坦的阳离子渗透膜(2)和平坦的阴离子渗透膜(1)限定，并且阳离子渗透膜和阴离子渗透膜沿至少两个边缘永久性固定在一起，其中阳离子渗透膜和/或阴离子渗透膜具有纹理表面轮廓，该纹理表面轮廓保持膜互相隔开和/或彼此不接触，并且其中固定在一起的边缘限定液体可以流经室的方向。还公开了包括上述膜堆叠件的离子交换装置，其可选地包括快速释放固定工具，以便容易地将包括膜堆叠件的模块化装置连接和释放。

Description

一次性膜堆叠件

技术领域

本发明涉及一次性交叉流膜堆叠件和包括这种堆的离子交换装置。

背景技术

离子交换装置(“IEU”)，诸如反向电渗析装置和电渗析装置是已知的。

IEU通常包括阳极、阴极和位于阳极与阴极之间的膜堆叠件。膜堆叠件包括交替的稀释室和浓缩室，各室包括阳离子渗透膜壁和阴离子渗透膜壁。在反向电渗析(“RED”)中，浓缩离子溶液通常流经稀释室，并且较低离子浓度的溶液流经浓缩室。在电渗析(“ED”)中，离子溶液通常流经所有室，其中通过施加电场，迫使离子从稀释室中的溶液进入浓缩室中的溶液。

在RED中，浓缩离子溶液通常为海水或盐水，并且较低离子浓度的溶液通常是淡水或微咸水。可以环境友好型方式产生电力，即，溶质从稀释室中的浓缩溶液穿过膜进入浓缩室中，在这一过程中伴随产生横跨堆的端部的电极的输出电力。在现有膜堆叠件中，通过堆膜的流动方向通常为并流或逆流。由穿过各对膜的浓度差产生的电压很低，但通过增加在膜堆叠件中分离两种溶液的交替的阳离子和阴离子交换膜的数量可使该电压加倍。

ED使用与RED中所使用的相似的膜堆叠件，但在这种情况中，将电力施加在膜堆叠件的各端的电极上，以便从离子溶液中去除不期望的离子。例如，ED可用于将咸海水制备为饮用水。

上述RED和ED技术都需要具有以交替方式设置的阴离子和阳离子交换膜的膜堆叠件。

有两种用于IEU的常规结构：第一种，板框式结构；以及第二种，螺旋盘绕结构。

具有板框式结构的IEU通常包括使用栓接在一起的端板(例如，如图1中所示)可释放地固定在一起的交替的阳离子渗透膜和阴离子渗透膜。当膜随着时间的延长而污染或损坏时，可按照需要将端板拧松，并且清洁或替换单独的膜。

拆卸和重新组装板框式结构的IEU是一项费力又困难的操作。要使膜堆叠件恢复其之前高效且无泄漏的性能，需要仔细将膜、垫片和垫圈对准。为防止泄漏，需要用很大的力紧固板框式结构的IEU，例如，通常需要10到20Nm之间或更大的力以防止泄漏。这些很大的力对用于制造板框式装置的部件(例如端板和螺栓)有较高的要求，且经常造成膜堆叠件中的室的压缩，并因此限制了通过该装置的液流。

采用螺旋盘绕结构的IEU通常包括阳离子渗透膜、阴离子渗透膜和围绕穿孔中心管的垫片，如图2和图3所示。因此，膜为弯曲的(不平)，且其半径随着其距离中心管的距离的增大而不断增加。

螺旋盘绕结构的问题在于其依赖少量(如2个)非常长的浓缩和稀释室。当室内发生堵塞时，可能产生灾难性后果，因为该设备的室非常少，这将在很大程度上减少设备或使其瘫痪。较长的室长度导致从一端到另一端的高压降，并且通常需要厚垫片。制造螺旋盘绕膜也很困难，并且采用这种膜生产的产品非常昂贵。

发明内容

现在，我们已经发明了可用于以快速和便利的方式制备IEU的一次性交叉流膜堆叠件。该膜堆叠件可容易地进行包装和运输。与传统板框式装置不同，本发明的膜堆叠件可用于制备交叉流IEU，而无需较大的压缩力以防止泄漏。此外，各膜堆叠件中的阳离子和阴离子交换膜已经对齐，极大地简化了终端用户生产IEU的过程。

根据本发明，提供一种适合在离子交换装置中使用的一次性交叉流膜堆叠件，该膜堆叠件包括交替的稀释室和浓缩室，各室由平坦的阳离子渗透膜和平坦的阴离子渗透膜限定，并且阳离子渗透膜和阴离子渗透膜沿至少两个边缘永久性固定在一起，其中所述阳离子渗透膜和/或阴离子渗透膜具有纹理表面轮廓，其使膜隔开和/或彼此不接触，并且其中固定在一起的边缘限定液体可流经室的方向。

在本说明书(包括其权利要求书)中，所使用的动词“包括”及其变式为非限制含义，表示包括本词后方所跟的项目，但不排除未特别提到的项目。此外，对于词语“一”或“一个”所指代的要素，不排除存在一个以上该要素的可能性，除非上下文中明确指出其数量为一个或该要素仅有一个。因此，词语“一”或“一个”通常表示“至少一个”。

附图说明

现在，将参照附图描述本发明，其中：

图1表示现有技术中板框式结构的IEU。

图2和图3是现有技术中螺旋盘绕结构的电渗析IEU的示意性表示。

图4是根据本发明的一次性交叉流膜堆叠件的示意性透视图。

图5a至图5e是例示使用平坦纹理膜的本发明的实施例的示意性侧视图。

具体实施方式

图1展示了现有技术中板框式结构的IEU10。现有技术的IEU 10具有矩形框架12。框架12包括由金属制成的刚性前板14和刚性后板16。前板14和后板16通过多个系杆或螺栓18以非永久性方式可释放地固定在一起。各系杆18插入均布在前板14外缘周围的孔20和后板16中对应的孔18A中。阴极靠近前板14地位于阴极室中，阳极靠近后板16地位于阳极室中(未示出)。开口26位于前板14中以允许液体进入IEU 10。形成电极室的绝缘电极块28邻接前板14的周界，并且形成电极室的绝缘电极块30连续地邻接后板20的周界。IEU 10包括多个位于绝缘电极块28和30之间的交替的阳离子渗透膜和阴离子渗透膜，由数字32表示。阳离子渗透膜和阴离子渗透膜32限定交替的浓缩室和稀释室的边界。

图2和图3是现有技术中螺旋盘绕结构的电渗析IEU的示意性表示。IEU包括一个弯曲的阳离子渗透膜30和一个弯曲的阴离子渗透膜32，二者间隔盘绕叠加成数圈，其中每个膜的每一圈都与其他膜的相邻圈间隔开，从而在膜的两侧限定两个室A和B。可通过电极38和40施加电流，前者具有位于螺圈中心的杆，后者具有围绕螺圈的中空圆柱形构件。位于膜30和32之间的垫圈带35在它们的边缘处封闭室A并且将室A液压地与室B分隔开。具有高(或低)离子浓度的液体可通过位于膜圈末端的导管34和36被引入室A中以及从室A导出。具有低(或高)离子浓度的液体可被引入室B中或从室B导出，其方向通常与电极38平行。螺旋盘绕设备经配置以使室A和室B中存在的液体无法在设备内混合，但离子可穿过膜壁从一种液体进入另一种液体。为维持膜之间的距离以便液体自由流动，通常在膜之间设置栅格状垫片元件(未示出)。

图4展示了本发明的一次性交叉流膜堆叠件，其包括三个平坦的阴离子交换膜1和三个平坦的阳离子交换膜2，其中，各个膜通过粘合剂线3沿两个相对边缘永久性固定(三个在正面，三个在背面，每侧两个)。各对膜1和2以及粘合剂线3限定室。粘合剂线3还限定液体可流经室的方向。箭头4x和4y表示液体可流经图4中所示的五个室的方向。通过将粘合剂线3的位置从一个膜对交换到下一膜对，可形成交叉流排列，其中经过交替浓缩室的液体以不同的方向流入经过交替稀释室的液体。在图4中所示的矩形IEU中，液流通过各室的方向与液流通过下一室的方向垂直，从而产生交叉流结构。

图5a至图5e展示了由平坦的阳离子渗透膜1和平坦的阴离子渗透膜2限定的室5，二者通过粘合剂3沿两个边缘永久性固定在一起。在图5a中，平坦的阳离子交换膜2的内表面具有纹理表面轮廓，包括内突出部7a，内突出部7a能够保持阴离子交换膜1和阳离子交换膜2分隔开，而室内无需包括单独的垫片(也称为垫片元件)。除了阳离子交换膜2的内表面和外表面具有包括突出部7a和7b的纹理表面轮廓外，图5b与图5a类似。在图5b的实施例中，内表面突出部7a能够保持阴离子交换膜1和阳离子交换膜2隔开(保持所示的室5打开)，并且外表面突出部7b能够保持将下一室(未示出)的外表面隔开。在图5c中，阳离子交换膜2的内表面包括突出部7a，阴离子交换膜1的外表面包括突出部7b。在图5d中，阳离子交换膜2和阴离子交换膜1的内表面包括突出部7a，从而增加了液体在流经室5时的湍流。在图5e中，阳离子交换膜2和阴离子交换膜1的内表面和外表面都包括突出部7a和7b，从而增加了液体在流经室5时的湍流，并增加了室高度。

在优选实施例中，各室包括两个内壁和两个外壁，且内壁中的至少一个(优选地两个内壁)和外壁中的至少一个(优选地两个外壁)包括纹理表面轮廓。该优选设置如图5b、5c和5e中所示，其相比于在图5a和图5d中所示的实施例(其中单元的外壁缺少纹理表面轮廓)具有优势，即，可以省去浓缩室和稀释室中的垫片，从而简化膜堆叠件的制造方法并且降低成本。

阳离子渗透膜和/或阴离子渗透膜具有纹理表面轮廓，其保持所述膜彼此分隔开和/或防止彼此接触，例如，通过在膜之间的液体可能流经处产生空隙。通过这种方式，可以将通常设置在浓缩室和稀释室中以便保持膜隔开并确保液体可自由流经室的垫片元件省去。因此，可以制备不含或含有更少垫片元件的膜堆叠件，从而降低IEU的整体成本。

使用纹理表面轮廓以在液体可能流经的位置产生空隙来替代使用垫片元件还具有减少污染、导致更小的停机时间和减少的装置维护的优点。另一项优势在于，与使用传统垫片时相比，膜的表面上方的压降降低，并且因此降低了能耗。

可通过任何合适的方法将阴离子交换膜和阳离子交换膜的边缘永久性固定，例如通过粘合剂或焊接。

当边缘通过粘合剂永久性固定在一起时，膜之间的粘合剂的厚度可影响室的膜间距离/高度。

至于粘合剂，可使用市售、非水型粘合剂(例如“Araldite”等环氧树脂)或甚至双面胶带。通常，人们将粘合剂的线夹在各对膜之间以便将其永久性固定在一起。粘合剂的线可为直的并且与膜的边缘平行，但是可选地，也可以采用波浪形粘合剂线。

在优选实施例中，粘合剂不具有导电性或离子传导性。

焊接通常为热焊接或超声焊接，其将膜熔化，冷却后将膜永久性接合在一起。

粘合剂或焊接通常是防水的，并且可定位在膜的最边缘处或与边缘相距较短处。

还可以通过使用粘合剂和焊接两者将膜永久性固定在一起，可选地通过位于膜之间靠近边缘的垫片以限定膜间距离。

膜永久性固定在一起(例如，通过粘合剂或焊接)可与常规板框式设备(其中膜通常位于框内，以非永久性方式栓接在一起)形成对比。

与螺旋盘绕膜中使用的弯曲膜不同，本发明中使用的膜为平坦的/非弯曲的，并且也可描述为基本上平坦的。该平坦的膜可选地具有表面轮廓，且事实上优先选择存在表面轮廓的膜，因为当膜堆叠件叠时，表面轮廓可用于帮助将膜互相隔开，从而保持室打开并允许液体自由流经室。此外，表面轮廓可用于替代膜堆叠件中所含的垫片元件，从而简化膜堆叠件的生产，并降低其成本。此外，如上所述，表面轮廓还能降低能耗。优选地，可选地纹理表面轮廓的纹理包括突出部。突出部的图案可广泛地变化且可为不规则的，但其优选地为规则的，以便产生在其表面的至少90％的部分处具有一致的渗透特性的纹理膜，其在膜堆叠件被使用时将与液体接触(因此，排除表面的与另一膜粘合或焊接的部分)。合适的突出部和凹陷部的实例包括圆锥、多角锥体(例如，三角锥、四角锥和六方锥)、半球体、平顶体(例如、四方、三角和圆形平顶体)、拱形体、圆形截锥、截棱锥、菱形体、短脊和其中两种或以上形状的结合。

膜在面上经纹理化的程度(即，纹理百分比)可由以下等式计算：

纹理百分比＝(纹理面积/总膜面积)x 100％

其中：

纹理面积为：从膜的相关侧上的平面向外延伸的膜的面积，以膜的平面测量(例如，突出部的底面积)；以及

总膜面积为：如果未被纹理化膜的相关侧的总有效面积(有效意味着膜使用时与液体接触的面积，即，排除与另一膜粘合或焊接的膜的面积)。

优选的纹理百分比取决于从膜的平面向外延伸的膜的部分(例如，突出部)是否带有离子电荷。

当从膜的平面向外延伸的膜的部分不离子地带电时，纹理百分比优选为低的，例如，低于25％，进一步优选地低于15％，特别是低于9％，例如7％、5％、4％或2％。

当从膜的平面向外延伸的膜的部分带有离子电荷时，优选的纹理百分比比可较高，因为突出部通常不干涉膜传输离子的能力。因此，当从膜的平面向外延伸的膜的部分带有离子电荷时，优选的纹理百分比为1％到100％，更优选为2％到40％，特别是4％到30％。

对于一些实施例，即使当从膜的平面向外延伸的膜的部分带有离子电荷时，例如为了降低污染，也适合采用低纹理百分比。在这些情况下，纹理百分比可低于30％，例如21％到29％，或者11％到18％，或者6％到9％，或者甚至低于4％。

当从膜的平面向外延伸的膜的部分不离子地带电时，或者该延伸部分的尖端不离子地带电时，可以接受的是阴离子交换膜或阳离子交换膜的不离子地带电的部分与相对的阳离子交换膜或阴离子交换膜接触。但是，当从膜的平面向外延伸的膜的部分在其整个高度上带有离子电荷时，优选地是不要使阳离子交换膜与阴离子交换膜互相接触。

当膜相当坚硬且突出部不离子地带电时，或者具有不离子地带电的尖端时，仅需要少量突出部以使膜间隔开。在该情况下，纹理百分比可以非常低，例如1.5％到4％，或者甚至低于1％。

在一个实施例中，纹理表面轮廓的纹理包括不离子地带电的突出部，或者具有不离子地带电的尖端的突出部，且该突出部的平均量小于1个/m2，或者替代地为1.5至4个/cm2。

优选地，从膜的平面向外延伸的膜的部分离子地带电(即，离子导电性)，因为这样能避免所谓的“阴影效应”，其中膜的有效表面积减小。这甚至可以通过增大膜相对于液流体积的有效离子传导表面积来提高膜的效率。

因此，当从膜的平面向外延伸的膜的部分离子地带电时，可使用相对较大的纹理百分比，而不会对膜的性能造成不利影响。

阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的平均距离(称为“室高度”、“膜间距离”或“IMD”)也可影响最优纹理百分比。通常，随着IMD增大，纹理百分比可下降。优选地，当IMD为5至1000μm之间，且从膜的平面向外延伸的膜的部分离子地带电时，该膜包括平均低于15个突出部/cm2，更加优选地，为低于10个突出部/cm2。对于一些实施例，所需的突出部的数量甚至更小，例如，平均6到9个突出部/cm2或甚至平均1.5到4个突出部/cm2。

优选地，IMD最大为1mm，更加优选地，最大为0.5mm。IMD可通过以下方式确定：测量单元在(固定的)边缘的总(平均)厚度，减去膜(不包括突出部)的厚度，作为单独层测量，除以室的数量。优选地，IMD在被固定在一起的边缘处确定。

优选地，纹理表面轮廓包括的突出部的平均长度(L)与平均宽度(W)的比率为10:1到1:10，更加优选地为7:1到1:7，特别是5:1到1:5，尤其是2.5:1到1:2.5(当在突出部的基底处测量时)。这些优选设置出现是因为在上述L与W的比率下，通常可以获得较好的对流和较少的阻塞问题，而当使用连续肋时，颗粒可能会完全堵塞两条肋之间的通道。

优选地，纹理表面轮廓包括突出部，突出部的平均高度(H)为5到500μm，更加优选地为10到300μm。在一个实施例中，H为120到300μm，尤其是当需要大IMD时，例如，当进料流包括可能堵塞具有低IMD的通道的颗粒时。

在另一个实施例中，H为55到95μm，或15到45μm，特别是当需要小通道时，例如，当膜堆叠件用于具有低离子含量的液流时。对于具有低离子含量的液流，优选采用低IMD，因为其能够降低单元包括在其中的膜堆叠件的电阻。

优选地，H小于L和W。该优选设置出现是因为当使用单元时其可减小膜溶胀和卷曲。

优选地，H的值小于IMD值的一半。

优选地，纹理表面轮廓包括的突出部的至少80％(优选地，100％)在所有方向上的最大尺寸(长度、宽度和高度)小于20mm。

优选地，纹理表面轮廓包括的突出部在所有方向上的最大尺寸(长度、宽度和高度)为0.04到10mm，进一步优选为0.05到6mm。

优选地，纹理表面轮廓包括彼此分隔开的突出部，突出部彼此分隔开的平均距离为至少0.1mm，更加优选为至少0.5mm，例如当在突出部的基底处测量时，为1、2、4、8、12或20mm。

优选地，膜堆叠件具有沿x、y和z轴中的两条的矩形截面轮廓，以及沿第三条轴的n边多边形的截面轮廓，其中n为至少为4的偶数整数，如4、6、8、10或12。例如，膜堆叠件可具有沿x和y轴的矩形截面轮廓，以及沿z轴的六边形截面轮廓。优选地，膜堆叠件具有沿x、y和z所有三个轴的矩形截面轮廓，例如，各个所述截面轮廓可各自为正方形或长方形。这可以与螺旋盘绕膜形成对比，其中螺旋盘绕膜具有沿x、y和z轴中的一条的圆形截面轮廓，以及沿其余两条的矩形截面轮廓。

通常，阴离子交换膜和阳离子交换膜具有基本相同的大小和形状。因此，阴离子交换膜和阳离子交换膜可重叠，一者在另一者上，以产生箱型膜堆叠件。

当膜堆叠件内的膜为矩形时，优选地，矩形膜的最长边与最短边的长度比<6:1，进一步优选地为<4:1，例如为<2:1或大约为1:1。

优选地，膜堆叠件包括多个浓缩室和多个稀释室，更加优选地为至少20个、特别是30到1000个浓缩室和至少20个、特别是30到1000个稀释室。

本发明的具有多个浓缩室和稀释室的膜堆叠件相较于螺旋盘绕结构的IEU具有的优势在于，如果一个室被堵塞，仍然剩余许多其他室能够继续操作。因此，本发明的膜堆叠件的工作寿命可显著地长于用于螺旋盘绕结构的IEU，从而降低停机时间和成本。

根据本发明的第二特征，提供一种包括阳极、阴极和根据本发明的第一方面的一次性交叉流膜堆叠件的离子交换装置。

IEU可选地包括多个根据本发明的膜堆叠件，优选地，每个膜堆叠件包括阳极和阴极。

在一个或两个表面上具有纹理表面轮廓的阴离子交换膜和阳离子交换膜可由缺少纹理表面轮廓的膜通过一种或多种方法制备。例如，可通过所谓(压印)卷对卷原则在单一生产线上以高效划算的方式将纹理表面轮廓施加在缺少纹理表面轮廓的膜上。

在替代方法中，可通过实施挤压工艺(可选地，还实施上述的压印工艺)制造在一个或两个表面上的具有纹理表面轮廓的膜。在另一方法中，可通过例如在纹理表面上铸膜的方法获得具有纹理表面轮廓的膜。在另一个实施例中，可通过包括去除膜表面的一部分的工艺(例如，通过激光雕刻或等离子蚀刻)获得具有纹理表面轮廓的膜。

替代地，可通过包括网圆印花、平板网印、凹印、狭缝涂层、分印、喷绘印花等的工艺将纹理表面轮廓施加在缺少这种表面轮廓的膜上。应理解，所用的涂布方法取决于涂层材料上使用的其他物质。

根据第三方面，本发明提供一种用于制备根据本发明的第一方面的一次性交叉流膜堆叠件的工艺，该工艺包括将平坦的阴离子交换膜和平坦的阳离子交换膜的相对边缘永久性固定在一起，从而产生交替的稀释室和浓缩室，以使液体可流过稀释室的方向与液体可流过浓缩室的方向不同。

根据本发明的第一方面的一次性交叉流膜堆叠件可作为IEU中包括的模块化装置提供(数量不限)。因此，本发明的一个方面提供一种包括多个模块化装置的IEU，各个模块化装置包括根据本发明的第一方面的膜堆叠件。IEU可相对容易地装配和拆卸，并且通过在必要时替换或添加模块化装置进行扩展和维护。

可选地，各个模块化装置具有阴极和阳极。在ED装置的情况中，优选地，模块化装置进一步包括用于在阳极和阴极之间施加电压的工具。

IEU包括多个模块化装置设备，可选地，其进一步包括用于使已通过一个模块的液体通过装置的下一个模块的工具，例如一个或多个管道。

模块化装置彼此可串联或并联连接。

优选地，IEU包括快速释放固定工具，以允许容易地将模块化装置与IEU连接，并容易地将模块化装置从IEU释放。

在优选的实施例中，该膜堆叠件包括刚性、紧凑的壳体。

根据本发明的第四方面，提供一种根据本发明的一次性膜堆叠件或模块，以及用于在运输期间保护膜堆叠件或模块的包装，其中膜堆叠件或模块位于包装里面。

该包装可为适合经由邮递、速递或其他输送服务的膜堆叠件或模块的运输的任何包装。通常，包装为气密的，例如，该包装可包括含有膜堆叠件或模块的密封塑料袋或罐。

尽管本发明的膜堆叠件主要的目的是在RED或ED中使用，但是其也可用于需要包括阳离子和阴离子膜的膜堆叠件的其他用途，例如，电容去离子、在例如流过式电容器(FTC)中使用的连续电去离子(CEDI)、用于例如除氟或回收酸的唐南或扩散渗析(DD)、用于有机溶剂的脱水的渗透蒸发、燃料电池、水的电解(EL)或用于氯碱生产。上述所有均为IEU。

根据本发明的第五个方面，提供一种ED装置、一种RED装置、一种电去离子模块或扩散渗析设备，其包括一个或多个根据本发明的第一方面的一次性交叉流膜堆叠件。优选地，该电去离子模块为连续电去离子模块。

当IEU用于反向电渗析时，优选地，IEU包括用于提供使盐水流经稀释室的入口和用于提供使具有低溶质含量的水流经浓缩室的入口。

文中所述的本发明的第三、第四和第五方面的优选设置(例如，优选的膜、密封件和表面轮廓等)与本发明的前述方面相关。

Claims

1.一种适合在离子交换装置中使用的一次性交叉流膜堆叠件，所述膜堆叠件包括交替的稀释室和浓缩室，每个所述室由平坦的阳离子渗透膜和平坦的阴离子渗透膜限定，并且所述阳离子渗透膜和所述阴离子渗透膜沿至少两个边缘被永久性地固定在一起，其中，所述阳离子渗透膜和/或所述阴离子渗透膜具有纹理表面轮廓，所述纹理表面轮廓使所述膜分隔开和/或防止所述膜彼此接触，其中，所述固定在一起的边缘限定液体可流经所述室的方向，其中，液体可流动通过所述稀释室的方向与液体可流动通过所述浓缩室的方向不同，其中，(纹理面积/总膜面积)×100％等于2％到40％。

2.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，所述纹理表面轮廓在液体可通过的所述膜之间产生空隙。

3.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，流动通过每个所述室的方向垂直于流动通过下一个室的方向。

4.根据权利要求1所述的堆叠件，所述膜堆叠件具有沿x、y和z轴中的两个的矩形截面轮廓，以及沿第三轴的n边多边形的截面轮廓，其中，n为至少为4的偶数整数。

5.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，所述阳离子渗透膜和所述阴离子渗透膜通过粘合剂或焊接永久性地固定在一起。

6.根据权利要求1所述的堆叠件，所述膜堆叠件包括至少20个浓缩室和至少20个稀释室。

7.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，从所述膜的平面向外延伸的所述膜的部分离子地带电。

8.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，每个所述室包括两个内壁和两个外壁，且所述内壁中的至少一个和所述外壁中的至少一个包括纹理表面轮廓。

9.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，所述纹理表面轮廓包括突出部，当在所述突出部的基底处测量时，所述突出部的平均长度与宽度比率为10:1到1:10。

10.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，所述纹理表面轮廓包括平均高度为5到500μm的突出部。

11.根据权利要求1所述的堆叠件，其中，

(i)所述纹理表面轮廓在所述膜之间产生流体可通过的空隙；

(ii)所述堆叠件具有沿x、y和z轴中的两个的矩形截面轮廓、以及沿第三轴线的n边多边形的截面轮廓，其中，n为至少为4的偶数；

(iii)所述阳离子渗透膜和所述阴离子渗透膜通过粘合剂或焊接永久性地固定在一起；

(iv)所述纹理表面轮廓包括突出部，当在所述突出部的基底处测量时，所述突出部的平均长度与宽度比率为10:1到1:10；以及

(v)所述纹理表面轮廓包括平均高度为5到500μm的突出部。

12.根据权利要求1所述的堆叠件，其中：

(i)所述纹理表面轮廓在所述膜之间产生流体可通过的空隙；

(iii)所述阳离子渗透膜和所述阴离子渗透膜通过粘合剂或焊接永久性地固定在一起；以及

(iv)所述纹理表面轮廓包括平均高度为5到500μm的突出部。

13.一种粒子交换装置，包括阳极、阴极以及根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的一次性交叉流膜堆叠件。

14.一种用于制备根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的一次性交叉流膜堆叠件的工艺，所述工艺包括将平坦的阴离子交换膜和平坦的阳离子交换膜的相对边缘永久性地固定在一起，从而产生交替的稀释室和浓缩室，以使液体可流动通过所述稀释室的方向与液体可流动通过所述浓缩室的方向不同。

15.一种电渗析装置、一种反向电渗析装置、一种电去离子模块或一种扩散渗析设备，包括一个或多个根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的一次性交叉流膜堆叠件。