CN111675290A - 可持续性电容去离子海水淡化系统 - Google Patents

可持续性电容去离子海水淡化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可持续性电容去离子海水淡化系统，包括多层流道，其中位于最顶端的流道顶部安装有顶盖，位于奇数层和偶数层的流道结构分别相同，且奇数层流道和偶数层流道互不相通，所述的流道包括承流板和垫片，垫片的两端均设有电极片，所述的垫片能够嵌入承流板的槽道中，垫片上设有至少一组引流垫片，垫片拐角处设有一对呈对角线分布的隔水垫片，隔水垫片外侧的垫片上设有垫片流道孔，所述的承流板上设有与垫片流道孔对应的直流孔，承流板另一条对角线上设有流道孔。本发明使用垫片作为流道的支撑，并利用垫片加工出引水流道，降低了CDI模块的加工难度和成本，不仅降低了操作复杂度，提高了净水效率，还节约了经济成本。

Description

可持续性电容去离子海水淡化系统
技术领域
本发明涉及一种去离子海水淡化系统，尤其涉及一种可持续性电容去离子海水淡化系统。
背景技术
淡水资源问题一直是重要的环境问题之一。水是工农业发展必不可少的资源之一，但随着工业科技的发展，淡水源遭到了极大程度的破坏，人类可利用的淡水资源也越来越少。所以，不论从环境保护的角度，还是工业发展的角度来看。如何更好的获得淡水都是一个重要的研究方向。
目前，在已知的海水淡化方式中，主要分为：蒸馏法、多效蒸法、反渗透膜法、电渗析法。但蒸馏法耗能大，多效闪蒸法需要定期处理水垢，操作较为复杂，反渗透膜法和电渗析法需要投入资金较大，并且膜的使用寿命有限，不能重复利用。而今，(例如专利201610574749.6和201010543910.6等)利用电容吸附粒子的特性，设计了电容去离子海水淡化系统CDI，但流道单一，不能连续净水。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种可以连续输出淡化后的海水的可持续性电容去离子海水淡化系统。
技术方案：本发明包括多层流道，其中位于最顶端的流道顶部安装有顶盖，位于奇数层和偶数层的流道结构分别相同，且奇数层流道和偶数层流道互不相通，所述的流道包括承流板和垫片，垫片的两端均设有电极片，所述的垫片能够嵌入承流板的槽道中，垫片拐角处设有一对呈对角线分布的隔水垫片，隔水垫片之间的垫片上设有至少一组引流垫片，隔水垫片外侧的垫片上设有垫片流道孔，所述的承流板上设有与垫片流道孔对应的直流孔，承流板另一条对角线上设有流道孔。
所述的引流垫片采用人字形结构，每两层引流垫片互相倒置形成网状触点，网状触点加强了垫片的支撑力。
所述垫片的上表面设有信号孔和电极口，信号孔用于对垫片直流流道的监测，避免泄漏或是各层混流的发生。
所述承流板与顶盖的两侧均设有多个接线孔。
所述的电极片包括钛网和碳片，由钛网和碳片粘合而成，其中，钛网端贴合承流板或者顶盖。
所述的钛网从电极口伸出与接线孔结合，以便于电源由接线孔给钛网通电，从而产生电压电容。
所述的电极片沿其对角线方向设有一组电极流道孔，分别与流道上对应的流道孔连通。
所述的顶盖上设有多个进水孔。
所述承流板与顶盖的拐角处均设有螺栓孔，通过螺栓孔将所有流道和顶盖连为一体。
有益效果：本发明具有以下优势：
(1)从净水能力来看，利用垫片和承流板不同的搭配方式从而产生不同的流道，使电容去离子系统不再单一流动，当一个流道的电极和碳片达到吸附饱和时，可以反接该流道的电源使之达到排出阴阳离子的效果；同时其他流道依然在进行海水淡化，继续吸附本流道的离子，达到连续输出淡水和浓离子水的效果，本装置还可以根据净水的需求，每路流道都安装更多的净水层，也可以组合出双流道，三流道乃至更多的流道，达到更强的净水能力。
(2)从可操作性看，本发明使用容易加工的垫片作为流道的支撑，并利用垫片加工出引水流道，使得两侧不容易加工的承流板板块可以做的更薄、更简约，降低了CDI模块的加工难度和成本，不仅降低了操作复杂度，提高了净水效率，还节约了经济成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的单层流道爆炸图；
图3为本发明的垫片示意图；
图4为本发明的净水过程示意图；
图5为本发明的承流板示意图；
图6为本发明的电极片示意图；
图7为本发明的顶盖示意图；
图8为本发明的水流示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括依次安装的四层流道，其中，位于最顶层的流道顶部安装有顶盖100。每层流道均包括承流板和垫片500，如图2所示，垫片500两端分别设有一块电极片400。顶盖100和每层承流板的四个拐角处各设有一个螺栓孔102，通过螺栓孔102将所有流道及顶盖100连接成一个整体。如图7所示，顶盖100的顶部设有两个进水孔101，左右两侧各设有两个接线孔103。
如图3所示，垫片500上设有两层引流垫片502，引流垫片502均采用人字形结构，人字形引流垫片之间的夹角为120°，两层引流垫片502互相倒置形成网状触点，并使通道中的流体形成网状旋网流。网状触点加强了垫片500的支撑力，网状旋网流可以降低流速，加强净水效果。垫片500是支撑流道和引流的重要零件，垫片500上设有一对隔水垫片501，隔水垫片501呈对角线分布，隔水垫片501嵌入承流板对应的槽道201中，用于隔绝上层水流和本层水流，保证各水层互不干扰。隔水垫片501外侧的垫片500上设有垫片流道孔504。垫片500的上表面设有信号孔503和电极口505，信号孔503用于对垫片500直流流道的监测，避免泄漏或是各层混流的发生。由于垫片500形状不同，四个净水流道只能两两相通，使得整体CDI净水系统可以根据需求进行不同的净水节奏。整个装置由槽道201进行安装时的定位，再由固定螺母进行最后固定安装。
如图5所示，承流板沿其周向方向设有槽道201，承流板的一条对角线方向上设有与垫片流道孔504对应的直流孔204，另一条对角线上设有流道孔202。承流板的左右两侧各设有两个接线孔103。
如图6所示，电极片400包括钛网401和碳片403，由钛网401和活性炭片粘合而成，并沿对角线方向设有一组电极流道孔402。其中，钛网401端贴合承流板或者顶盖100。将钛网401与碳片403相结合，固定于净水流道的两侧，通过垫片500的支撑和引流使得待净化水通过电极形成去离子流道。再利用电极通电形成电容电场和碳片对离子的优秀吸附能力，形成一个CDI净水通道。钛网401从电极口505伸出与接线孔103结合，以便于电源由接线孔103给钛网401通电，从而产生电压电容。水流在引流垫片502的作用下被引导并减缓在电极片之间的流速，使之可以在电场中滞留更久。活性碳片大大提高了电极对水中离子的吸附能力，使得去离子净水效果更好。
如图4和图8所示，第一支干路水流从右上角的进水孔101进入，通过各个流道孔进入奇数层。在第一层流道，包括第一承流板200和垫片500，其中第一股分支水流沿着垫片500上的人字形引流垫片流动，经过一层净化后从另一侧的流道孔202流到下一层；第二股分支水流则沿着该侧的流道孔202直接流入第二层流道。第二层流道包括第二承流板300和倒置的垫片500，与第一层流道的净水区间不同，所以两股分支水流分别沿着第二层流道的垫片流道孔504和直流孔204直接流到第三层流道。第三层流道与第一层流道结构相同，包括第一承流板200和垫片500，但该层第一承流板200右上角的流道孔202封闭，此时，第二股分支水流沿着垫片500上的人字形引流垫片流动，经过该层净化后与第一股分支水流汇合后一起经流道孔202流入第四层流道。第四层流道与第二层流道结构相同，包括第二承流板300和倒置的垫片500，所以，汇合后的第一支干路水流经对应的垫片流道孔504和直流孔204直接流出。
第二支干路水流从右下角的进水孔101进入，通过各个流道孔进入偶数层。该支流经过第一层流道的垫片流道孔504和直流孔204直接流到第二层流道。其中第一股分支水流沿着垫片500上的人字形引流垫片流动，经过一层净化后从另一侧的流道孔202流到下一层；第二股分支水流则沿着该侧的流道孔202直接流入第三层流道。第三层流道与第二层流道的净水区间不同，所以两股分支水流分别沿着第三层流道的垫片流道孔504和直流孔204直接流到第四层流道。位于该层的第二承流板300右下角的流道孔202封闭，此时，第二股分支水流沿着垫片500上的人字形引流垫片流动，经过该层净化后与第一股分支水流汇合后一起经流道孔202流出。第二支干路水流在垫片流道孔504和隔水垫片501的双重作用下与第一支干路水流互不影响，达到分别净水的效果。
海水从一个进水孔流入奇数层流道时，电极片400放置于流道两侧的承流板上，接通电源，形成正向电压，使得溶液中的阴阳离子被电极吸附，达到净水效果。当流道两侧电极的离子吸附达到饱和时，接通反向电源，使得流道内产生反向电压，将电极上吸附的离子排入溶液中，溶液随之排出，使得电极再生，恢复吸附离子的能力。奇数层流道内电极再生阶段排放浓离子水时，偶数层流道与奇数层流道互不影响，此时偶数层流道的海水开始吸附脱盐，净化出淡水。当奇数层电极再生完成，可以继续净化海水时，偶数层进行电极再生，排出电极上吸附的离子。奇偶层流道电路互不干扰，使得总有一层在进行吸附离子，海水淡化的工作，如此，该装置可以连续不断的产出淡水。

Claims (9)

1.一种可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，包括多层流道，其中位于最顶端的流道顶部安装有顶盖(100)，位于奇数层和偶数层的流道结构分别相同，且奇数层流道和偶数层流道互不相通，所述的流道包括承流板和垫片(500)，垫片(500)的两端均设有电极片(400)，所述的垫片(500)能够嵌入承流板的槽道(201)中，垫片(500)拐角处设有一对呈对角线分布的隔水垫片(501)，隔水垫片(501)之间的垫片(500)上设有至少一组引流垫片(502)，隔水垫片(501)外侧的垫片(500)上设有垫片流道孔(504)，所述的承流板上设有与垫片流道孔(504)对应的直流孔(204)，承流板另一条对角线上设有流道孔(202)。
2.根据权利要求1所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述的引流垫片(502)采用人字形结构，每两层人字形引流垫片互相倒置形成网状触点。
3.根据权利要求1所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述垫片(500)的上表面设有信号孔(503)和电极口(505)。
4.根据权利要求1所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述承流板与顶盖(100)的两侧均设有多个接线孔(103)。
5.根据权利要求1所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述的电极片(400)包括钛网(401)和碳片(403)，由钛网(401)和碳片(403)粘合而成，其中，钛网(401)端贴合承流板或者顶盖(100)。
6.根据权利要求5所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述的钛网(401)从电极口(505)伸出与接线孔(103)结合。
7.根据权利要求1或5所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述的电极片(400)沿其对角线方向设有一组电极流道孔(402)。
8.根据权利要求1所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述的顶盖(100)上设有多个进水孔(101)。
9.根据权利要求1或4所述的可持续性电容去离子海水淡化系统，其特征在于，所述承流板与顶盖(100)的拐角处均设有螺栓孔(102)。
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