CN111615497A - 用于生产去离子水的电去离子装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有新配置的生产电去离子水的装置，该装置能够有效地去除从浓缩室扩散到去离子室中所容纳的待处理水中的弱酸组分。该装置包括设置在彼此相对的阴极和阳极之间的至少一个去离子处理单元；去离子处理单元包括至少填充有阴离子交换剂的去离子室和与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；去离子室经由阳离子交换膜与一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻；去离子室经由第一阴离子交换膜与一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中，在阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上叠置有第二阴离子交换膜，第二阴离子交换膜与阳离子交换膜不为一体，并且阴离子交换剂与第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。

Description

用于生产去离子水的电去离子装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产去离子水的电去离子装置。
背景技术
近年来，已经开发了不需要通过化学药品进行再生的用于生产去离子水的电去离子装置(以下将该装置称为“EDI装置”)且被投入使用。EDI装置是将电泳和电渗析结合的装置。普通EDI装置的基本配置如下。即，EDI装置包括去离子室、与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室、设置在一个浓缩室的外侧的阳极(正极)室、以及设置在另一个浓缩室的外侧的阴极(负极)室。去离子室包括彼此相对布置的阴离子交换膜和阳离子交换膜、以及填充在这些离子交换膜之间的离子交换剂(阴离子交换剂或/和阳离子交换剂)。存在于待处理水中的阴离子组分和阳离子组分分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜从去离子室移动到浓缩室，然后从去离子室获得处理水，即去离子水，并从浓缩室中获得浓缩水。
为了生产去离子水，在分别布置在阳极室和阴极室中的电极之间施加DC电压的同时，将待处理水通入去离子室。在去离子室中，阴离子组分(如Cl-,CO3 2-,HCO3 -,SiO2)被阴离子交换剂捕获，而阳离子组分(如Na+,Ca2+,Mg2+)被阳离子交换剂捕获。同时，在阴离子交换剂和阳离子交换剂之间的界面发生水的离解反应(水裂解反应)，例如，生成氢离子和氢氧根离子(H2O→H++OH-)。被离子交换剂捕获的离子组分被氢离子和氢氧根离子取代，然后从离子交换剂释放。释放的离子组分经过电泳通过离子交换剂到达离子交换膜(阴离子交换膜或阳离子交换膜)，然后在离子交换膜上进行电渗析，然后进入浓缩室。移动到浓缩室的离子组分通过流经浓缩室的水而排出。
在EDI装置中，发生这样的现象，其中浓缩水中所含的弱酸组分通过隔开浓缩室和去离子室的阳离子交换膜扩散到处理水中，从而降低了处理水的纯度。这是因为弱酸组分(典型地是碳酸，二氧化硅(硅酸)和硼(硼酸))根据pH等的变化部分地呈非电离分子(中性分子)的形式，并且因此，它们几乎不受阳离子交换膜的选择性渗透性的影响。例如，对于碳酸，存在由式(1)至(3)表示的平衡关系。对于碳酸，非电离分子(中性分子)的形式为CO2以及H2CO3，它们可以轻松通过阳离子交换膜。
Figure BDA0002562367410000021
Figure BDA0002562367410000022
Figure BDA0002562367410000023
专利文献1公开了一种EDI装置，该EDI装置能够抑制处理水被从浓缩室扩散到去离子室中的弱酸组分污染。在该装置中，通过离子交换膜将去离子室分隔为第一小去离子室和第二小去离子室。第一小去离子室填充有阴离子交换剂。对于第二小去离子室，以待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序，填充阴离子交换剂和阳离子交换剂。
专利文献1公开了在第二小去离子室中填充有阴离子交换剂，在该阴离子交换剂的阴极侧设置有双极膜，该双极膜的由阴离子交换膜构成的表面面向阴离子交换剂，以便加速水离解反应并实现电流密度的适当分配。
专利文献2和3也公开了在EDI装置中双极膜的使用。专利文献4和5以及非专利文献1公开了双极膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2012-161758 A
专利文献2：WO 2013/018818
专利文献3：WO 2011/152226
专利文献4：JP H07-11021 A
专利文献5：JP 2010-132829 A
非专利文献
非专利文献1：田中良修,"离子交换膜基础与应用",2016年，丸善出版,p 15-18
发明内容
本发明要解决的问题
在EDI装置中，有效地从待处理水去除从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分是非常重要的。
本发明的目的是提供一种具有新颖配置的EDI装置，该EDI装置能够有效地从待处理水中去除从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分。
解决问题的手段
本发明的一个方面提供了一种用于生产去离子水的电去离子装置，其包括至少一个设置在彼此相对的阴极和阳极之间的去离子处理单元，
去离子处理单元包括：至少填充有阴离子交换剂的去离子室以及与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；
去离子室经由阳离子交换膜与一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻，并且
去离子室经由第一阴离子交换膜与一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中
在阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上重叠设置有与阳离子交换膜不同的第二阴离子交换膜，并且
阴离子交换剂与第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。
发明效果
本发明提供一种具有新配置的EDI装置，该EDI装置能够有效地从待处理水中去除已经从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分。
附图说明
图1是示出本发明的EDI装置的实施方式的示意配置的示意剖视图。
图2是示出在图1所示的装置中重复数N为2的示例的示意配置的示意剖视图。
图3是示出本发明的EDI装置的另一实施方式的示意配置的示意剖视图。
图4是示出本发明的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。
图5是示出本发明的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。
图6是示出本发明的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。
图7是用于说明本发明的机理的概念图。
图8是用于说明在阳离子交换膜和阴离子交换膜重叠的界面处的水离解机理的另一概念图。
图9是用于说明双极膜中的水离解机理的概念图。
图10是用于说明阴离子和阳离子从两个膜重叠的界面排出的情况的概念图。
具体实施方式
在去离子室中填充有阴离子交换剂的EDI装置中，从浓缩室扩散到去离子室中的弱酸组分可被阴离子交换剂捕获并从处理水中去除。然而，从浓缩室扩散到去离子室的出口附近的区域中的一部分弱酸组分在被去离子室中包含的阴离子交换剂捕获并去除之前容易从去离子室中排出，并且容易混入处理水中。发生这种现象的原因可能是，已从浓缩室扩散的弱酸组分没有与阴离子交换剂充分接触并泄漏到处理水中。
图7(a)概念性地示出了在常规EDI装置的示例中，在去离子室23与位于去离子室23的阴极侧的浓缩室24之间的边界附近。在该EDI装置中，阳离子交换膜33将去离子室23与位于去离子室23的阴极侧的浓缩室24隔开。去离子室23中填充作为阴离子交换剂的阴离子交换树脂51，阴离子交换树脂51与阳离子交换膜33在去离子室一侧的表面接触。在这样的装置中，就阳离子交换膜33和阴离子交换树脂51彼此接触的部分而言，已从浓缩室24扩散通过阳离子交换膜33的弱酸组分可以通过离子交换反应而离子化并被捕获在阴离子交换树脂51中。例如，碳酸(H2CO3)被转化为碳酸氢根离子(HCO3 -)或碳酸根离子(CO3 2-)，并被阴离子交换树脂51捕获。捕获的阴离子可移动通过阴离子交换树脂51到相对的(阳极侧)浓缩室。另一方面，在阳离子交换膜33不与阴离子交换树脂51接触的部分中，可以认为，弱酸组分从阳离子交换膜33释放到去离子室23所包含的液相中，该部分弱酸组分混入处理水中。
发明人已经发现，通过以下的配置可以实现本发明的上述目的：阳离子交换膜33隔开去离子室23和浓缩室24，并且阴离子交换膜40叠置在阳离子交换膜33的去离子室23一侧的表面上，如图7(b)所示。根据该配置，已经扩散通过阳离子交换膜33到达去离子室的弱酸组分透过阴离子交换膜40。这时，弱酸组分通过阴离子交换膜40中的离子交换作用从中性分子转变成阴离子，因此变成易于被去离子室23中包含的阴离子交换树脂51捕获的离子形式。
为了实现如图7(b)所示的配置，发明人研究了使用双极膜代替图7(a)所示的阳离子交换膜33。双极膜是将阳离子交换膜和阴离子交换膜集成为一体的膜，并且其通常的结构中阳离子交换膜和阴离子交换膜彼此粘合。双极膜的结构中阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的粘合界面对于水的离解反应是优化的，并且配置成使得水的离解反应容易地进行。为此目的，通常将对水的离解具有催化功能的物质引入到粘合界面中。作为催化剂组分，例如，使用非专利文献1中公开的催化剂组分，例如金属、特别是重金属离子、或叔胺。
图9示出的配置中如上所述使用双极膜。双极膜50具有阳离子交换膜部分50c和阴离子交换膜部分50a。在阳离子交换膜部分50c和阴离子交换膜部分50a之间的粘合界面处，H2O通过水离解反应转化为H+和OH-而被消耗。因此，需要将水有效地供应至粘合界面。该水必须由在膜的厚度方向上透过各个膜部分50a和50c至粘合界面的水分供应。因此，双极膜50的阳离子交换膜部分50c和阴离子交换膜部分50a中的至少一个需要是薄的，使得可以平稳顺利地进行水的供应。然而，从强度的观点或由于制造问题，有时不能减小阳离子交换膜部分和阴离子交换膜部分的厚度。
另一方面，在图7(b)所示的配置中，可以认为，较厚的阴离子交换膜40适于在阴离子交换膜40中更可靠地离子化已从浓缩室扩散而来的弱酸组分。因此，已经发现，期望实现无需使用双极膜的如图7(b)中所示的配置。此外，与由单一离子交换剂形成的阴离子交换膜或阳离子交换膜相比，具有阴离子交换膜和阳离子交换膜的粘合结构的双极膜更昂贵。因此，从成本的观点出发，也期望不使用双极膜。
在这方面，发明人已经发现，通过将阳离子交换膜33和阴离子交换膜40不为一体设置并且将阴离子交换膜40叠置在阳离子交换膜33在去离子室一侧的表面的部分区域(不是全部区域)上，可以将水平稳顺利地供应到阳离子交换膜33和阴离子交换膜40之间的界面。根据该配置，当决定每个离子交换膜的厚度时，不必考虑向这些离子交换膜的界面的水的供应。因此，设计灵活度高，并且易于使用厚的阴离子交换膜40。
在图8中概念性地示出了该配置。应当注意，阴离子交换树脂51未在图8中示出。另外，应当注意，阳离子交换膜33和阴离子交换膜40在图8中看起来彼此分开，但是这些膜可以彼此接触。
当水离解反应在阳离子交换膜33和阴离子交换膜40之间的界面处进行并且因此消耗H2O时，包含在去离子室23中的水从阳离子交换膜33和阴离子交换膜40的端部(图8中的竖向方向上的端部)之间被供应。OH-离子经过阴离子交换膜40并供应至去离子室23，而H+离子经过阳离子交换膜33并供应至浓缩室24。
发明人已经研究和发现，在以图8所示的配置中使用双极膜代替阴离子交换膜40的情况(参见稍后描述的比较例3)下，可发现以下现象：电流集中流经双极膜。这可能是因为双极膜显著增强了水离解反应。
另一方面，在图8所示的配置中，不为一体的离子交换膜彼此重叠以在其间形成界面。在该界面处进行水离解反应的电压接近在离子交换树脂与离子交换膜之间的通常接触点(例如，图7(a)中阳离子交换膜33和阴离子交换树脂51之间的接触点)处进行水离解反应的电压。因此，根据图8所示的配置，与使用双极膜(其在水离解反应进行的部分具有催化功能)的情况相比，较容易抑制电流集中流动的现象。
基于上述发现实现了本发明。根据本发明，可以有效地处理扩散自浓缩室的弱酸组分，并且可以获得高纯度的处理水。此外，可以降低当如上所述使用双极膜时生成的电流浓度，因此可以获得更高纯度的处理水。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式，但是本发明不限于此。
图1示出了根据本发明的EDI装置的基础实施方式。在EDI装置中，在彼此相对的阴极12和阳极11之间设置至少一个去离子处理单元。去离子处理单元具有去离子室23和分别与去离子室23的两侧相邻的一对浓缩室22、24，并且还具有作为第一阴离子交换膜的阴离子交换膜(AEM)32，以及阳离子交换膜(CEM)33。
去离子室23经由阳离子交换膜33与一对浓缩室22、24中的浓缩室24相邻，该浓缩室24位于阴极侧。此外，去离子室23经由阴离子交换膜32与一对浓缩室22、24中的浓缩室22相邻，该浓缩室22位于阳极侧。因此，去离子室23被位于面对阳极11的一侧的阴离子交换膜32和位于面对阴极12的一侧的阳离子交换膜33隔开。
在图1所示的EDI装置中，在配备有阳极11的阳极室21和配备有阴极12的阴极室25之间，从阳极室21侧依次设置有浓缩室22、去离子室23和浓缩室24。阳极室21和浓缩室22彼此相邻，并且在它们之间具有阳离子交换膜31。浓缩室24和阴极室25彼此相邻，并且在它们之间具有阴离子交换膜34。
去离子室23至少填充有阴离子交换剂。在图1所示的示例中，去离子室23填充有形成混合床(MB)的阴离子交换剂和阳离子交换剂。然而，这不是限制性的，去离子室23可以仅填充有阴离子交换剂。替代地，可以在去离子室23中设置一个或多个阴离子交换剂床(由阴离子交换剂组成的床)和一个或多个阳离子交换剂床(由阳离子交换剂组成的床)。在这种情况下，优选的是，以使待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序在离子室中填充阴离子交换床和阳离子交换床。
此外，在该EDI装置中，阳极室21中填充有阳离子交换剂，浓缩室22、24以及阴极室25填充有阴离子交换剂。然而，阳极室21、浓缩室22、24以及阴极室25不必须填充离子交换剂(阴离子交换剂或阳离子交换剂)。
然而，当浓缩室22和24填充阴离子交换剂时，本发明的效果特别显著。这是因为当浓缩室22和24中填充有阴离子交换剂时，弱酸组分从浓缩室向去离子室的扩散现象趋于更加明显。
例如，阴离子交换树脂(AER)用作阴离子交换剂，例如，阳离子交换树脂(CER)用作阳离子交换剂。离子交换树脂是合成树脂，其中官能团(离子交换基团)被引入具有三维网络结构的聚合物基质中。离子交换树脂通常为约0.4至0.8mm的颗粒直径的球形颗粒的形式。离子交换树脂的聚合物基质的实例包括苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(苯乙烯树脂)和丙烯酸-二乙烯基苯共聚物(丙烯酸树脂)。
离子交换树脂可以粗略地分为官能团为酸性的阳离子交换树脂和官能团为碱性的阴离子交换树脂，并且根据引入的离子交换基团的类型还可以分为强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂等。强碱性阴离子交换树脂的实例包括具有季铵基团作为官能团(离子交换基团)的树脂，而弱碱性阴离子交换树脂的实例包括具有伯、仲或叔胺基作为官能团的树脂。强酸性阳离子交换树脂的实例包括具有磺酸基作为官能团的树脂，而弱酸性阳离子交换树脂的实例包括具有羧基作为官能团的树脂。
接着，将描述通过使用图1所示的EDI装置来生产去离子水(处理水)。将供给水供应到阳极室21、浓缩室22、24以及阴极室25，在阳极11和阴极12之间施加DC电压的状态下，待处理水经过去离子室23。然后，待处理水中的离子组分被吸附到去离子室23中的离子交换剂，进行去离子(脱盐)处理，去离子水作为处理水从去离子室23中流出。此时，在去离子室23中，由于施加的电压，水的离解反应主要发生在不同类型的离子交换剂(可以是离子交换膜)之间的界面处，并且生成氢离子和氢氧根离子。然后，之前吸附在去离子室23中的离子交换剂上的离子组分与氢离子和氢氧根离子进行离子交换，并从离子交换剂释放。在释放的离子组分中，阴离子经由阴离子交换膜32移动到位于阳极侧的浓缩室22，并从浓缩室22中以浓缩水的形式排出。在释放的离子组分中，阳离子经由阳离子交换膜33移动到位于阴极侧的浓缩室24，并从浓缩室24中以浓缩水的形式排出。结果，已经供应到去离子室23的待处理水中的离子组分移动至浓缩室22、24，并排出。同时，去离子室23中的离子交换剂被再生。另外，电极水从阳极室21和阴极室25排出。
在根据本发明的EDI装置中，阳离子交换膜33将去离子室23和浓缩室24隔开。并且，作为第二阴离子交换膜的阴离子交换膜40叠置在阳离子交换膜33的在去离子室23一侧的表面的部分区域而不是整个区域上。在下文，去离子室23一侧的(膜的)表面可称为“去离子室侧表面”。阴离子交换膜40与阳离子交换膜33不为一体，换言之，不与阳离子交换膜33集成为一体。
设置阳离子交换膜33以隔开浓缩室24和去离子室23，并因此布置在去离子室23和浓缩室24之间的边界的基本上整个区域中。另一方面，如上所述，阴离子交换膜40叠置在阳离子交换膜33的去离子室侧表面的部分区域上。因此，阴离子交换膜40的面积小于阳离子交换膜33的面积。通过这样的配置，阳离子交换膜33和阴离子交换膜40之间的界面可以与去离子室23中所含的水接触。因此，如参照图8所述的，可以从阳离子交换膜33与阴离子交换膜40的端部(图1的竖向方向上的端部)之间将去离子室23中的水供应到阳离子交换膜33与阴离子交换膜40之间的界面。
在下文中，上述的部分区域(即，阳离子交换膜33的去离子室侧表面的与阴离子交换膜40重叠的区域)可以被称为“重叠区域”。关于一个阳离子交换膜33，可以存在单一重叠区域(见图1至3和图5至6)，或者可以彼此分开存在多个重叠区域(见图4)。当在阳离子交换膜33的去离子室侧表面上存在单一重叠区域时，可以在该区域上重叠一个阴离子交换膜40。当阳离子交换膜33的去离子室侧表面上存在多个重叠区域时，可以在每个重叠区域上重叠一个阴离子交换膜40。当存在多个重叠区域时，这些区域可以沿着去离子室23中待处理水的通水方向彼此分开。
从防止弱酸组分污染处理水的观点出发，优选的是，重叠区域包括阳离子交换膜33的去离子室侧表面的区域，该区域到达阳离子交换膜33的在去离子室出口侧的端部(处理水出口侧的一端)。即，当存在单个重叠区域时，优选的是，该重叠区域到达阳离子交换膜33的在去离子室出口侧的端部。当存在多个重叠区域时，优选的是，这些重叠区域中的一个到达阳离子交换膜33的在去离子室出口侧的端部。特别地，当在去离子室23中沿着待处理水的通水方向存在多个彼此分开的重叠区域时，优选的是，通水方向上位于最下游位置的重叠区域到达阳离子交换膜33的在去离子室出口侧的端部。
例如，阴离子交换膜40具有与阳离子交换膜33相同的宽度(在图1的深度方向上的尺寸)，并且具有比阳离子交换膜33更短的长度(在图1的竖向方向上的尺寸)。
阴离子交换膜40的在去离子室23侧的表面的至少一部分与阴离子交换剂接触。在该实施方式中，混合床(MB)与阴离子交换膜40的在去离子室侧的表面接触。因此，包含在混合床中的阴离子交换剂，特别是阴离子交换树脂与阴离子交换膜40的在去离子室侧的表面接触。因此，易于有效率地将扩散自浓缩室并被阴离子交换膜40从中性分子转变成阴离子的弱酸组分通过填充在去离子室23中的阴离子交换剂并进一步通过阴离子交换膜32排放到浓缩室22中。从这个观点出发，优选的是，在去离子室中设置阴离子交换剂床或混合床以使与阴离子交换膜40和32接触，从而形成阴离子通过从阴离子交换膜40至阴离子交换膜32的阴离子交换剂的路径。
作为阳离子交换膜33和阴离子交换膜40，可以使用EDI装置和电渗析(ED)装置领域中已知的那些。
阳离子交换膜33和阴离子交换膜40各自的厚度通常为约100μm至700μm，特别是约200μm至600μm。
从防止电流集中的观点出发，优选的是，阳离子交换膜33和阴离子交换膜40均不包含如双极膜所含有的促进水离解反应的催化剂组分。
离子交换膜可粗略分为异质膜和均质膜。通过将离子交换树脂的细粉分散在适当的粘合剂(聚合物化合物)中，并通过加热并将所得到的物质形成为膜的形式，获得异质膜。在异质膜的表面上，有一部分由其中没有离子交换基团的惰性聚合物化合物制成。异质膜比均质膜更容易制造。另一方面，均质膜是以膜形式合成的离子交换剂。均质膜具有这样的结构，其中整个膜以高的交联度化学键合，并且其中大量的离子交换基团均匀地分布。均质膜的优异之处在于，其具有比异质膜低的电阻。通常，出于提高机械强度的目的，将网、无纺布等作为增强体集成在异质膜和均质膜两者中。类似于离子交换树脂，根据引入的官能团的类型，将离子交换膜分为阴离子交换膜和阳离子交换膜。
在本发明中，异质膜或均质膜均可以采用。但是，优选的是，阳离子交换膜33和阴离子交换膜40的种类的组合为均质膜/均质膜、异质膜/均质膜、或均质膜/异质膜(斜线“/”之前示出的是阳离子交换膜33的类型，斜线“/”之后示出的是阴离子交换膜40的类型)。即，阳离子交换膜33和阴离子交换膜40中的至少一个优选为均质膜。这是因为异质膜具有其中不具有离子交换基团的非活性部分区域，因此，如果在发生水离解反应的位置使用异质膜/异质膜的组合，则水离解的反应点的数量可能减少并且电压可能增加。
可以使阳离子交换膜33和阴离子交换膜40重叠在一起而使二者在湿润状态下彼此接触。通过使这两个膜在湿润状态下彼此接触，当水离解反应中消耗水时，水将从重叠部分的端部吸入，并且可以容易地将水供应到这两个膜之间。另外，这两个膜之间的接触部分用作水离解的反应部分。
当将阳离子交换膜33和阴离子交换膜40安装在EDI装置中时，可以将各个膜重叠并以干燥状态安装，然后，可以使水通过该装置以使这些膜变为湿润状态。替代地，当将这两个膜安装在EDI装置中时，这两个膜可以在湿润状态下重叠并安装。例如，当阳离子交换膜33和阴离子交换膜40彼此重叠时，例如，可以使各个膜处于湿润状态，然后可以使用洁净的纯水等的流来清洗它们的表面，然后将它们彼此重叠。另外，这两个膜可以通过使用适当的工具固定到彼此。
关于阳离子交换膜33和阴离子交换膜40彼此重叠的重叠部分的端部，仅端部的一部分需要能够将来自去离子室23的水供应(吸取)到水离解反应部分(即，仅端部的一部分需要是非密封的，即，需要是开放的)。例如，重叠部分的端部的一部分可以是非密封的，而另一部分可以被密封。替代地，整个端部可以是开放的。密封手段的示例包括：通过使用粘合剂的粘合，通过加热或超声振动使膜成分材料熔化而形成一体的焊接，以及通过框架将膜成分材料夹在中间并固定的方法。
作为阳极11和阴极12，可以使用在EDI装置领域中已知的那些。例如，将不锈钢电极用作阴极，并将贵金属(例如铂)电极或镀有贵金属的电极用作阳极。
作为阳离子交换膜31以及阴离子交换膜32和34，可以使用EDI装置领域中已知的那些。可以将阳极11和阴极12、阳极室21、浓缩室22和24、去离子室23、阴极室25、阳离子交换膜31和33、以及阴离子交换膜32、34和40包含在适当的框架主体中(未示出)。
作为供给水和待处理水，可以使用EDI装置领域中已知的那些。通常，使用反渗透膜(RO)的渗透水，更优选使用由RO膜通过两次以上的处理的渗透水。另外，脱羧塔或脱气膜(MD)可用于去除碳酸。此外，近年来，用EDI处理的水可以用作供给水或待处理水。
在图1所示的装置中，关于阳极室21、浓缩室22和24以及阴极室25，将供给水从下面引入这些室中，并且从上方将水(电极水或浓缩水)排出。关于去离子室23，将待处理水从上方供应到该室，并且将处理水从下方排出。然而，这不是限制性的，并且可以适当地确定水的流动方向。另外，代替从外部向阳极室21供应水，也可以将阴极室25的出口水(电极水)供应至阳极室21，或者可以将阳极室21的出口水(电极水)供应至阴极室25。
弱酸组分从浓缩室24到去离子室23的扩散受到浓缩室24中弱酸组分的浓度的影响，其扩散量随着其浓度的增加而增加。在浓缩室24中，从入口到出口，浓缩倍率增加并且弱酸组分的浓度增加。通过将浓缩室24的入口侧布置在与去离子室23的出口侧相邻的位置处，可以抑制在接近去离子室23的处理水出口的位置处大量发生来自浓缩室24的扩散。因此，优选的是，浓缩室24中的水的流动方向与相邻的去离子室(即，图1所示的实施方式中的去离子室23，图6所示的实施方式中的第二小去离子室27)中的水的流动方向为逆流。
在本发明的范围内包括其中浓缩室还用作电极室的配置。例如，图1中所示的浓缩室24可以设置有阴极，并且可以省略阴极室25。即使在这种情况下，在阴极和阳极之间还设置有由去离子室和一对浓缩室组成的去离子处理单元。
EDI装置可以包括多个去离子处理单元。为此目的，多个基本配置(即单元组，cellset)可以并置在阳极和阴极之间，每个基本配置由[浓缩室|第一阴离子交换膜(AEM)|去离子室|阳离子交换膜(CEM)(第二阴离子交换膜叠置在其上)|浓缩室]组成。在这种情况下，相邻的浓缩室可以在相邻的单元组之间共享。因此，假设一个单元组由阴离子交换膜32、去离子室23、阳离子交换膜33(阴离子交换膜40叠置在其上)和浓缩室24构成，则可以在阴极室25和浓缩室22之间布置多个单元组，浓缩室22是最靠近阳极室21的浓缩室。在图1中，“N”表示单元组的数量，并且N是1或更大的整数。
尽管上文已经描述了根据本发明的EDI装置的基本配置，但是本发明可广泛适用于各种配置的EDI装置。下文将描述可以应用本发明的EDI装置的配置的示例。
参照图2，将描述具有两个去离子处理单元的EDI装置。该EDI装置具有图1所示的装置的配置，其中，在阴极室25和浓缩室22之间布置有两个单元组，浓缩室22是最靠近阳极室21的浓缩室。在图2中，字符“'”放在表示构成更靠近阴极室25的单元组的部件的附图标记之后。
阳极室21填充有阳离子交换树脂(CER)，浓缩室22和阴极室25填充有阴离子交换树脂(AER)。浓缩室24和24'分别填充有阴离子交换树脂AER。去离子室23和23'各自填充有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合床。
阳极室21和浓缩室22被阳离子交换膜31隔开。浓缩室22和去离子室23被阴离子交换膜32隔开。去离子室23和浓缩室24被阳离子交换膜33隔开。浓缩室24和去离子室23'被阴离子交换膜32'隔开。去离子室23'和浓缩室24'被阳离子交换膜33'隔开。浓缩室24'和阴极室25被阴离子交换膜34隔开。
阴离子交换膜40叠置在阳离子交换膜33上。阴离子交换膜40'叠置在阳离子交换膜33'上。
阴离子交换膜32'和40'、去离子室23'、阳离子交换膜33'和浓缩室24'的配置可以与阴离子交换膜32和40、去离子室23、阳离子交换膜33和浓缩室24的配置相同或不同。
同样在该实施方式中，可以实现与图1所示的实施方式相同的效果。
来自弱酸的阴离子(例如CO3 2-和HCO3 -)通过阴离子交换膜32'从去离子室23'移动至浓缩室24。因此，除了最初包含在供给水中的弱酸组分之外，移动通过阴离子交换膜32'的弱酸组分也包含在浓缩室24中。因此，浓缩室24中的弱酸组分的浓度变得较高，并且弱酸组分从浓缩室24向去离子室23的扩散现象趋于变得明显。因此，本发明在包括多个去离子处理单元的EDI装置中是特别有效的。
图3示出了根据本发明的EDI装置的另一实施方式。该EDI装置类似于图1所示的装置，不同之处在于在去离子室23的入口侧区域中布置有阳离子交换树脂(CER)并且在出口侧区域中布置有阴离子交换树脂(AER)。换句话说，在去离子室23中，由阳离子交换树脂制成的床(阳离子交换树脂床，以及因此阳离子交换剂床)和由阴离子交换树脂制成的床(阴离子交换树脂床，以及因此阴离子交换剂床)在待处理水的通水方向上一个接一个地堆叠。即，以使待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序，在去离子室中填充阴离子交换剂床和阳离子交换剂床。在容纳在去离子室23中的阴离子交换剂床的阴极侧设置阴离子交换膜40，即，在阴离子交换剂床和阳离子交换膜33之间设置阴离子交换膜40。在容纳在去离子室23中的阳离子交换剂床的阴极侧没有布置阴离子交换膜40。
如图3所示，在去离子室23中所容纳的床在通水方向上的长度(在图3中的竖向方向上的长度)可以彼此相同，也可以彼此不同。
当然，在该实施方式中，还假定由阴离子交换膜32、去离子室23、其上叠置有阴离子交换膜40的阳离子交换膜33、以及浓缩室24构成一个单元组，在阴极室25和浓缩室22之间可以布置N(N是1或更大的整数)个单元组，浓缩室22是最靠近阳极室21的浓缩室。
图4所示的EDI装置与图3中所示的EDI装置相同，不同之处在于将去离子室23沿着待待处理水的通水方向划分为四个区域，以使第一阳离子交换剂床、第一阴离子交换剂床、第二阳离子交换剂床、和第二阴离子交换剂床以该次序从待处理水的入口侧排列的方式，而在每个区域中布置离子交换树脂。叠置在阳离子交换膜33上的阴离子交换膜40设置在第一阴离子交换剂床和第二阴离子交换剂床中的每一个的阴极侧。阴离子交换膜40既未设置在第一阳离子交换剂床的阴极侧，也未设置在第二阳离子交换剂床的阴极侧。在该装置中，在去离子室23中沿着待处理水的通水方向存在两个彼此远离的重叠区域(即，阳离子交换膜33的叠置有阴离子交换膜40的去离子室侧的表面的区域)。两个重叠区域之一(即位于通水方向上的最下游侧的重叠区域)到达阳离子交换膜33在去离子室出口侧的端部。
如图4所示，在去离子室23中容纳的床在通水方向上的长度可以彼此相同，但是也可以彼此不同。同样，尽管在图4中床的数量是四个，但是该数量可以是五个、六个或更多个，只要它们可以实际制造即可。
图5所示的EDI装置与图1所示的EDI装置相同，不同之处在于在去离子室23中，阴离子交换膜40在去离子室一侧上设置阴离子交换剂床代替混合床MB。在去离子室23的在待处理水的通水方向上不存在阴离子交换膜40的区域中，类似于图1所示的实施方式设置混合床。
即，在该实施方式中，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合床(MB)布置在去离子室23的入口侧区域，阴离子交换剂床(AER的床)布置在出口侧区域。即，混合床和阴离子交换剂床在通水方向上在去离子室23中逐一堆叠。
在根据本发明的EDI装置中，中间离子交换膜(IIEM)可以设置在每个去离子室中阳极侧的阴离子交换膜与阴极侧的阳离子交换膜之间，并且每个去离子室通过中间离子交换膜隔开成第一小去离子室和第二小去离子室。第一小去离子室和第二小去离子室可以布置成彼此连通，使得将待处理水供应到第一小去离子室和第二小去离子室中的一个，并且从该小去离子室流出的水流入另一个小去离子室。作为中间离子交换膜，可以使用阴离子交换膜或阳离子交换膜。阳极侧的小去离子室是第一小去离子室，阴极侧的小去离子室是第二小去离子室。例如，第一小去离子室至少填充有阴离子交换剂，第二小去离子室至少填充有阳离子交换剂。
图6示出了EDI装置的示例，其中去离子室通过中间离子交换膜隔开成两个小去离子室。该EDI装置具有这样的配置，其中图1所示的EDI装置中的每个去离子室23通过中间离子交换膜36隔开成阳极11侧的第一小去离子室26和阴极12侧的第二小去离子室27，中间离子交换膜36位于阴离子交换膜32和阳离子交换膜33之间。第一小去离子室26位于阴离子交换膜32和中间离子交换膜36之间，第二小去离子室27位于阳离子交换膜33和中间离子交换膜36之间。第一小去离子室26和第二小去离子室27彼此连通，使得待处理水供应到第一小去离子室26，并且从第一小去离子室26流出的水流入第二小去离子室27。
第一小去离子室26填充有阴离子交换树脂。阳离子交换树脂设置在第二小去离子室27的入口侧区域中，阴离子交换树脂设置在出口侧区域中。即，第二小去离子室27沿着待处理水的通水方向依次设置有阳离子交换剂床和阴离子交换剂床。待处理水供应到第一小去离子室26，第一小去离子室26的出口水输送到第二小去离子室27，并且从第二小去离子室27获得去离子水作为处理水。因此，去离子室23依次填充有阴离子交换剂床和阳离子交换剂床，使得待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂。
叠置在阳离子交换膜33上的阴离子交换膜40布置在第二小去离子室27中所容纳的阴离子交换剂床的阴极侧。在第二小去离子室27中所容纳的阳离子交换剂床的阴极侧未设置阴离子交换膜40。存在一个上述提及的重叠区域(即，阳离子交换膜33的叠置有阴离子交换膜40的去离子室侧表面的区域)。该重叠区域到达阳离子交换膜33在去离子室的出口侧的端部。在此，去离子室出口是处理水的出口，在该装置中，它是第二小去离子室27的出口。
如图6所示，在第二小去离子室27中容纳的床在通水方向上的长度可以彼此相同，但是也可以彼此不同。
作为中间离子交换膜36，例如，使用阴离子交换膜。
在图6所示的装置中，第一小去离子室26中的水流和第二小去离子室27中的水流彼此形成逆流。但是，这不是限制性的，并且这些流可以是并流。
将待处理水供应到第一小去离子室26。当所供应的待处理水中的阴离子组分通过第一小去离子室26时被捕获。已经在第一小去离子室26中被捕获的阴离子组分经由阴离子交换膜32移动到与第一小去离子室26相邻的浓缩室22，并与通过浓缩室22的浓缩水一起排放到外部。
接着，已通过第一小去离子室26的待处理水被供应至第二小去离子室27。已被供应至第二小去离子室27的水首先经过阳离子交换剂床，然后经过阴离子交换剂床。此时，当水经过阳离子交换剂床时，待处理水中所包含的阳离子组分被捕获。具体地，已经被容纳在第二小去离子室27中的阳离子交换剂捕获的阳离子组分经由阳离子交换膜33移动到与第二小去离子室27相邻的浓缩室24，并从浓缩室24与浓缩水一起排放到外部。
进一步的，已经经过容纳在第二小去离子室27中的阳离子交换剂床的待处理水经过下游的阴离子交换剂床。此时，待处理水中的阴离子组分再次被捕获。具体地，已经被容纳在第二小去离子室27中的阴离子交换剂捕获的阴离子组分经由中间离子交换膜36移动到与第二小去离子室27相邻的第一小去离子室26。已移动至第一小去离子室26的阴离子组分经由阴离子交换膜32移动至与第一小去离子室26相邻的浓缩室22，并与经过浓缩室22的浓缩水一起排放到外部。
在此，假定发生扩散现象，其中浓缩室24中的浓缩水中所含的弱酸组分(碳酸氢盐、二氧化硅或硼)以中性分子的形式经过阳离子交换膜33并向第二小去离子室27移动。
已经从浓缩室24移动到第二小去离子室27的弱酸组分均匀地扩散在阳离子交换膜33的阳极侧表面上。即，弱酸组分不仅扩散在阳离子交换膜33的表面的与阴离子交换膜40接触的区域上，而且也扩散在阳离子交换膜33的表面的与第二小去离子室27中容纳的阳离子交换剂床接触的区域上。由于弱酸组分未被阳离子交换剂捕获，故在阳离子交换膜33的阳极侧表面的与阳离子交换剂床接触的区域上已经扩散的弱酸组分与待处理水一起经过阳离子交换剂床。但是，在第二小去离子室27中，阳离子交换剂床和阴离子交换剂床沿着待处理水的通水方向堆叠。因此，已经通过阳离子交换剂床的弱酸组分再次被离子化并在下游的阴离子交换剂床中被捕获，并移动到第一小去离子室26。已经移动到第一小去离子室26的弱酸组分经过阴离子交换膜32，移动到浓缩室22，并与经过浓缩室22的浓缩水一起排放到外部。
如上所述，在该实施方式中，即使弱酸组分经过阳离子交换膜33，由于存在下游的阴离子交换剂床，因此也容易从浓缩室22排出弱酸组分，因此，容易抑制处理水的纯度的下降。当然，在该实施方式中，也可以通过阴离子交换膜40有效地移除待处理水中在阳离子交换膜33的表面的与阴离子交换膜40接触的区域已经扩散的弱酸组分。
从以上描述中，可以理解，设置在去离子室(特别是第二小去离子室27)中的离子交换剂床的堆叠的最下游床优选是阴离子交换剂床。关于最下游床的上游的床，离子交换剂床的类型、堆叠顺序和数量没有特别限制。
在根据该实施方式的EDI装置中，向首先供应待处理水的第一小去离子室26填充有阴离子交换剂，随后向其供应待处理水的第二小去离子室27包括按顺序堆叠的阳离子交换剂床和阴离子交换剂床。因此，待处理水首先经过阴离子交换剂床。因此，阴离子组分从待处理水中去除，并且待处理水的pH上升。
此外，已经通过第一小去离子室26的待处理水被供应到第二小去离子室27，第二小去离子室27中顺序堆叠有阳离子交换剂床和阴离子交换剂床。即，已经通过第一小去离子室26中的阴离子交换剂床的待处理水经过阳离子交换剂床，然后再次经过阴离子交换剂床。简而言之，根据本实施方式的配置，待处理水经过交替的阴离子交换剂床和阳离子交换剂床。
在此，当待处理水的pH较低时，阴离子交换剂的阴离子组分捕获能力增加，而当待处理水的pH较高时，阳离子交换剂的阳离子组分捕获能力增加。在该实施方式中，待处理水首先经过阴离子交换剂床，然后经过交替的阳离子交换剂床和阴离子交换剂床。因此，根据该实施方式的配置，由于经过阴离子交换剂而去除了阴离子组分的待处理水的pH上升，然后继续经过阳离子交换剂床。因此，与通常情况相比，更大程度地促进了阳离子交换剂去除阳离子的反应。
进一步的，由于经过阳离子交换剂床而去除了阳离子组分的待处理水的pH降低，然后继续经过阴离子交换剂床。因此，与通常情况相比，更大程度地促进了阴离子交换剂去除阴离子的反应。因此，不仅进一步提高了去除包括碳酸、二氧化硅和硼的阴离子组分的能力，而且还提高了去除阳离子组分的能力。因此，进一步提高了处理水的纯度。
如上所述，优选以使待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序交替使用阳离子交换剂床和阴离子交换剂床。这不仅针对图6所示的配置而言，而且对于图3和图4所示的配置也是如此。
实施例
[实施例1]
通过使用具有图6所示配置的EDI装置来处理待处理水以获得处理水(去离子水)。EDI装置的规格和测试条件如下所示。
浓缩室22和24的规格和条件彼此通用，并且从这些室获得的浓缩水的规格和条件彼此通用。阳极室21和第二小去离子室27的一部分(入口侧区域)填充有相互通用的的阳离子交换树脂(CER)。阴极室25、浓缩室22和24、第一小去离子室26、和第二小去离子室27的其余部分(出口侧区域)填充有相互通用的阴离子交换树脂(AER)。阳离子交换膜31和33彼此通用，阴离子交换膜32和34与中间离子交换膜36彼此通用。
在下面的描述中，表述“长度”是指图中的竖向方向(沿着水的流动方向的方向)，表述“宽度”是指图中的深度方向。
·单元组数量(N)：1
·阳极室21：长100mm×宽100mm×厚度10mm，填充有CER
·阴极室25：长100mm×宽100mm×厚度10mm，填充有AER
·浓缩室22和24：长100mm×宽100mm×厚度10mm，填充有AER
·第一小去离子室26：长100mm×宽100mm×厚度10mm，填充有AER
·第二小去离子室27：长100mm×宽100mm×厚度10mm，填充有CER(入口侧的一半区域)和AER(出口侧的一半区域)
·CER：强酸阳离子交换树脂
·AER：强碱阴离子交换树脂
·阳离子交换膜31和33：均质膜，长100mm×宽100mm，厚度290μm(电流流通部的有效膜尺寸)
·阴离子交换膜32、34和中间离子交换膜36：均质膜，长100mm×宽100mm，厚度220μm(电流流通部的有效膜尺寸)
·阴离子交换膜40：均质膜，长50mm×宽100mm，厚度220μm(电流流通部的有效膜尺寸)
·供给水和待处理水：双通RO(反渗透膜)渗透水，电导率为2.0至2.5μS/cm·处理水(去离子水)的流量：25L/h
·浓缩水的流量：6L/h
·电极水的流量：5L/h(阳极和阴极通用)
·施加的直流电流：0.5A。
在第二小去离子室27的出口侧的一半区域中形成的阴离子交换树脂床的阴极侧设置有第二阴离子交换膜40。此时，阳离子交换膜33在去离子室出口侧(图中的竖向方向的上端)的端部的位置与阴离子交换膜40在去离子室出口侧的端部的位置对齐。另外，阳离子交换膜33在横向方向(图中的深度方向)的位置与阴离子交换膜40在横向方向的位置对齐。
[比较例1]
未使用阴离子交换膜40。即，在第二小去离子室27与浓缩室24之间仅使用阳离子交换膜33。除此之外，以与实施例1相同的方式处理待处理水，以获得处理水。
[比较例2]
使用阳离子交换膜代替第二阴离子交换膜40。该阳离子交换膜是与实施例1中使用的阳离子交换膜31、33具有相同的材料、厚度的膜，其长度、宽度和位置与实施例1中使用的第二阴离子交换膜40的长度、宽度和位置相同。除此以外，以与实施例1相同的方式处理待处理水，以获得处理水。
[评价1]
对于实施例1、比较例1和2中的每一个，在进行约500小时的连续操作之后，测量在处理水中总碳酸的浓度(CO2,H2CO3,HCO3 -和CO3 2的浓度之和)，并测量处理水的电阻率。结果示于表1。总碳酸浓度用作指示从浓缩室扩散至去离子室然后泄漏到处理水中而未被去除的碳酸的浓度的指标。电阻率的值被用作处理水的纯度的指标，其中不仅考虑碳酸而且考虑其他离子。
在实施例1中，与比较例1和2相比，碳酸的泄漏少，并且处理水的纯度高。
表1
实施例1 比较例1 比较例2
总碳酸[μgCO<sub>2</sub>/L] <0.5 56.8 35.2
电阻率[MΩ·cm] 17.7 8.0 8.3
[实施例2]
以与实施例1相同的方式处理待处理水，不同之处在于如下所述改变条件以获得处理水。
·供给水和待处理水：两通RO(反渗透膜)渗透水，电导率为4.0至4.5μS/cm
·施加的直流电流：1.0A。
[实施例3]
异质阴离子交换膜用作第二阴离子交换膜40。阴离子交换膜(异质)的长度、宽度和位置与实施例2中使用的第二阴离子交换膜40的长度、宽度和位置相同。阴离子交换膜(异质)的厚度为580μm。除此之外，以与实施例2相同的方式处理待处理水以获得处理水。
[比较例3]
使用双极膜代替第二阴离子交换膜40。双极膜的长度、宽度和位置与实施例2中使用的第二阴离子交换膜40的长度、宽度和位置相同。双极膜被布置成使得其阴离子交换膜部分面向第二小去离子室27。双极膜具有220μm的总厚度，包括阴离子交换膜部分和阳离子交换膜部分。除此之外，以与实施例2相同的方式处理待处理水以获得处理水。
[评价2]
在实施例2、3以及比较例3的每一个中，在进行约500小时的连续操作之后，测量在处理水中总碳酸的浓度、电阻率和钠浓度，并且测量电压(阳极11和阴极12之间的电压)和电流分配率。结果示于表2。在该表中，“上电流分配率”和“下电流分配率”分别定义如下。
(上电流分配率)＝(在安装有第二阴离子交换膜40或双极膜的区域中流动的电流的值)/(总电流值)，
(下电流分配率)＝(流经阳离子交换膜33的未重叠第二阴离子交换膜40或双极膜的区域的电流的值)/(总电流值)。
电流分配率通过以下方式来获得：将用作阴极12的阴极板在竖向方向上分成与上述区域相对应的两部分，通过使用电流表分别测量流过上、下阴极板的电流的值，并计算每个电流值与总施加电流值之比。
在实施例2中，与比较例3相比，上电流分配率与下电流分配率的差值小，处理水中的钠浓度低，处理水的电阻率高。即，在实施例2中，与比较例3相比，更大量的电流分配到容纳在去离子室中的阳离子树脂床上，实现了更好的阳离子去除，并且处理水的纯度更高。在实施例3中，这些趋势进一步增加，处理水中的钠浓度低，并且处理水的电阻率最高。这可能是因为如上所述，异质膜具有不存在离子交换基团的非活性部分区域，因此水离解反应难以进行，因此更加抑制了电流集中在上部的流通。
表2
实施例2 实施例3 比较例3
总碳酸[μgCO<sub>2</sub>/L] <0.5 <0.5 <0.5
电阻率[MΩ·cm] 15.0 15.7 13.6
Na[μg/L] 3.1 2.4 5.3
电压[V] 8.6 10.5 8.5
上电流分配率 60％ 52％ 70％
下电流分配率 40％ 48％ 30％
在根据本发明的配置中，当容纳在去离子室中的待处理水进入阳离子交换膜33和阴离子交换膜40之间的界面时，包含在待处理水中的弱酸组分通过阴离子交换膜40很容易从界面去除。另一方面，对于比较例3的配置中，使用双极膜代替阴离子交换膜40，当容纳在去离子室中的待处理水进入阳离子交换膜33和双极膜之间的界面时，很难从界面去除待处理水中所含的阴离子组分。这是因为，阳离子交换膜33和双极膜的阳离子交换膜部分都阻碍了阴离子组分的移动。结果，阴离子泄漏到处理水中，导致水质下降。
例如，如图10(b)所示，当阴离子和阳离子(在附图中称为“C+A-”)进入阳离子交换膜33和阴离子交换膜40之间的界面时，阴离子(在附图中称为“A-”)移动通过阴离子交换膜40进入去离子室23中，并在去离子室23内部的阴离子交换树脂中被容易地捕获。阳离子(在图中称为“C+”)通过阳离子交换膜33从界面上去除。另一方面，如图10(a)所示，在使用双极膜50代替阴离子交换膜40的配置中，阳离子(C+)通过阳离子交换膜33从阳离子交换膜33与双极膜50之间的界面去除，但阴离子(A-)不能通过双极膜50或阳离子交换膜33。结果，例如，阴离子从界面的端部(图10的竖向方向的上端)排出，并直接泄漏到处理水中。
附图标记列表
11 阳极
12 阴极
21 阳极室
22、24 浓缩室
23 去离子室
25 阴极室
26 第一小去离子室
27 第二小去离子室
31、33 阳离子交换膜(CEM)
32 第一阴离子交换膜(AEM)
34 阴离子交换膜(AEM)
36 中间离子交换膜(IIEM)
40 第二阴离子交换膜(AEM)
50 双极膜
51 阴离子交换树脂

Claims (7)

1.一种用于生产去离子水的电去离子装置，其包括设置在彼此相对的阴极和阳极之间的至少一个去离子处理单元，
所述去离子处理单元包括：至少填充有阴离子交换剂的去离子室；以及与所述去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；
所述去离子室经由阳离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻，并且
所述去离子室经由第一阴离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中
在所述阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上叠置有第二阴离子交换膜，所述第二阴离子交换膜与所述阳离子交换膜不为一体，并且
所述阴离子交换剂与所述第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。
2.根据权利要求1所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述阳离子交换膜的所述去离子室侧表面的所述部分区域包括到达所述阳离子交换膜在所述去离子室的出口侧上的端部的区域。
3.根据权利要求1或2所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述去离子室以使所述待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序包括由阴离子交换剂组成的一个或多个阴离子交换剂床和由阳离子交换剂组成的一个或多个阳离子交换剂床。
4.根据权利要求3所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，
所述去离子室沿所述待处理水的通水方向依次设置有第一阳离子交换剂床、第一阴离子交换剂床、第二阳离子交换剂床和第二阴离子交换剂床，
在所述第一阴离子交换剂床的阴极侧和所述第二阴离子交换剂床的阴极侧中的每一个上均设置有所述第二阴离子交换膜，
在所述第一阳离子交换剂床的阴极侧和所述第二阳离子交换剂床的阴极侧均未设置所述第二阴离子交换膜。
5.根据权利要求3所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述去离子室设置有中间离子交换膜，所述中间离子交换膜是位于所述第一阴离子交换膜和所述阳离子交换膜之间的离子交换膜，且所述去离子室通过所述中间离子交换膜被分隔为第一小去离子室和第二小去离子室，
所述第一小去离子室位于所述第一阴离子交换膜与所述中间离子交换膜之间，
所述第二小去离子室位于所述阳离子交换膜与所述中间离子交换膜之间，
所述第一小去离子室和所述第二小去离子室彼此连通，使得所述待处理水供应到所述第一小去离子室，并且从所述第一小去离子室流出的水流入所述第二小去离子室，
所述第一小去离子室设置有所述阴离子交换剂床，
所述第二小去离子室沿着所述待处理水的通水方向依次设置有所述阳离子交换剂床和另一个所述阴离子交换剂床，
所述第二小去离子室中设置的所述阴离子交换剂床的阴极侧上设置有所述第二阴离子交换膜，
在所述第二小去离子室中设置的所述阳离子交换剂床的阴极侧上未设置所述第二阴离子交换膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述一对浓缩室至少填充有阴离子交换剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述第二阴离子交换膜是异质膜，所述阳离子交换膜是均质膜。
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