CN113493241A - 一种电去离子净水装置和家用净水装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及家用净水技术领域，具体公开了一种电去离子净水装置和家用净水装置，包括：至少两个电极；电渗析组件，位于两个电极之间，包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜；其中，在电渗析组件的两侧均设有双极膜，双极膜处于电渗析组件和电极之间。在电极加电时，双极膜可以产生氢离子，氢离子可以降低电去离子净水装置废水的酸碱度，以低电去离子净水装置和其后连接的管路、水箱中结垢的风险。
Description
技术领域
本申请涉及水净化技术领域，尤其涉及一种电去离子净水装置和家用净水装置。
背景技术
电渗析是在直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，带电离子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液和其他不带电组分中分离出来，从而实现对溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的目的。
但是电渗析技术在净水时，容易出现结垢的情况，需要频繁的倒换电极，影响净化水的效率。
发明内容
本申请实施例提供一种电去离子净水装置和家用净水装置，以解决目前电渗析技术在净水时，容易出现结垢情况的不足。
本申请的第一方面提供了一种电去离子净水装置，所述电去离子净水装置包括：
至少两个电极；
电渗析组件，位于两个所述电极之间，包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜；
其中，在所述电渗析组件的两侧均设有双极膜，所述双极膜处于所述电渗析组件和所述电极之间。
本申请的第二方面提供了一种家用净水装置，所述家用净水装置包括前述的电去离子净水装置。
本申请公开了一种电去离子净水装置和家用净水装置，电去离子净水装置包括：至少两个电极；电渗析组件，位于两个电极之间，包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜；其中，在电渗析组件的两侧均设有双极膜，双极膜处于电渗析组件和电极之间。在电极加电时，双极膜可以产生氢离子，氢离子可以降低电去离子净水装置废水的酸碱度，以低电去离子净水装置和其后连接的管路、水箱中结垢的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例的电去离子净水装置的结构示意图；
图2为电去离子净水装置一实施方式的结构示意图；
图3为电去离子净水装置另一实施方式的结构示意图；
图4为本申请一实施例的家用净水装置的结构示意图。
附图标记：100、电去离子净水装置；110、电极；111、第一电极；112、第二电极；120、电渗析组件；121、阳离子交换膜；122、阴离子交换膜；130、双极膜；101、阳离子膜；102、阴离子膜；131、第一双极膜；132、第二双极膜；140、进水口；150、供电组件；160、集水组件；161、纯水水路；162、废水水路；
10、第一间隔；20、第二间隔；30、第三间隔；40、第四间隔；
210、进水管路；220、纯水管路；230、第一过滤组件；240、第二过滤组件；250、出水管路；251、出水阀；252、加热单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分。
本申请的实施例提供了一种电去离子净水装置，电去离子净水装置可以应用于家用净水装置，家用净水装置例如可以为净水器，例如为台面式净水/饮水机。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为本实施例中电去离子净水装置100的结构示意图。
请参阅图1，电去离子净水装置100包括电极110、电渗析组件120和双极膜130。
具体的，电去离子净水装置100包括一对或多对电极110，即电去离子净水装置100包括少两个电极110。
示例性的，电极110可采用DSA电极110，铅电极110或石墨电极110。
其中，至少一对电极110电极110之间设有电渗析组件120，电渗析组件120位于两个电极110之间。
具体的，如图1所示，电渗析组件120包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜121和阴离子交换膜122。
离子交换膜是对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜。具体的，阳离子交换膜121是膜体固定基团带有负电荷离子，可选择透过带正电荷的阳离子的离子交换膜；阴离子交换膜122是膜体固定基团带有正电荷离子，可选择透过带负电荷的阴离子的离子交换膜。
在本实施中，在电渗析组件120的两侧均设有双极膜130。如图1所示，双极膜130处于电渗析组件120和电极110之间。
示例性的，如图1所示，双极膜130包括复合在一起的阳离子膜101和阴离子膜102。
具体的，阳离子膜101是膜体固定基团带有负电荷离子，可选择透过带正电荷的阳离子的离子交换膜，阴离子膜102是膜体固定基团带有正电荷离子，可选择透过带负电荷的阴离子的离子交换膜。
具体的，双极膜130包括阳和阴离子膜102，阳离子膜101和阴相对设置，复合在一起。例如可以通过热压成型法、粘合成型法、流延成型法、阴阳离子交换基团法、电沉积成型法等制成双极膜130。具体的，一个双极膜130上的阳离子膜101和阴离子膜102之间可以没有间隔，例如，水不会从同一个双极膜130上的阳离子膜101和阴离子膜102之间通过。
在一些实施方式中，如图2所示，电去离子净水装置100还包括供电组件150，供电组件150连接电极110。具体的，供电组件150供电时，使电渗析组件120两侧的一个电极110的电位高于另一个电极110的电位。
示例性的，如图2所示，电渗析组件120左侧的第一电极111的电位高于右侧的第二电极112的电位。
可以理解的，供电组件150为直流电源。供电组件150供电时，在第一电极111和第二电极112之间形成具有确定方向的电场。
示例性的，供电组件150输出的电压的幅值能够调节，以调节电渗析组件120两侧的电极110的电位差，从而在第一电极111和第二电极112之间形成不同强度的电场。
如图2所示，电去离子净水装置100中水中的阳离子在电场作用下向电位较低的第二电极112方向迁移，水中的阴离子在电场作用下向电位较高的第一电极111方向迁移。
具体的，双极膜130的阳离子膜101和阴离子膜102的界面层在电场下能够产生OH-离子和H+离子，产生的H+离子向第二电极112的方向运动，产生的OH-离子向第一电极111的方向运动。
示例性的，双极膜130与阳离子交换膜121、阴离子交换膜122间隔设置。
在一些实施方式中，如图2所示，双极膜130的阴离子膜102靠近电极110设置，双极膜130的阳离子膜101靠近电渗析组件120设置。
示例性的，如图2所示，靠近第一电极111的第一双极膜131的阴离子膜102面向第一电极111设置，阳离子膜101背对第一电极111设置。第一双极膜131产生的H+离子向第二电极112的方向运动，进入第一双极膜131右侧的间隔内，能够降低该间隔内水的酸碱度，从而可以减少该电去离子净水装置100和电去离子净水装置100所连接的管路、水箱结垢的风险。
示例性的，电渗析组件120左侧的离子交换膜为阴离子交换膜122，即与第一双极膜131相邻的离子交换膜为阴离子交换膜122，可以将第一双极膜131产生的H+离子限制在该阴离子交换膜122和第一双极膜131之间的间隔内，使得该间隔输出的水为酸性。
示例性的，如图2所示，靠近第二电极112的第二双极膜132的阴离子膜102面向第二电极112设置，阳离子膜101背对第二电极112设置。第二双极膜132产生的OH-离子向第一电极111的方向运动，进入该第二双极膜132左侧的间隔内，能够提高该间隔内水的酸碱度，例如可以使得该间隔输出的纯水为弱碱性，口感更好。
示例性的，电渗析组件120右侧的离子交换膜为阴离子交换膜122，即与第二双极膜132相邻的离子交换膜为阴离子交换膜122，可以将第二双极膜132产生的OH-离子限制在该阴离子交换膜122和第二双极膜132之间的间隔内。
在一些实施方式中，电渗析组件120的两侧均为阴离子交换膜122。可以理解的，电渗析组件120两侧对称，在供电组件150输出的电压方向改变时，如第二电极112的电位高于第一电极111的电位时，电渗析组件120也可以保持减少结垢风险、输出碱性纯水的效果。
示例性的，电去离子净水装置100的电极110的供电方向也可以倒换，以进一步降低电去离子净水装置100结垢的风险。可以理解的，倒换电极110的频率相较于现有的频繁倒极电渗析(EDR)可以降低，可以提高净化水的效率。
在一些实施方式中，如图3所示，电去离子净水装置100的一端设有进水口140。阳离子交换膜121、阴离子交换膜122、双极膜130之间的间隔均与该进水口140相通。进水口140例如可以连接自来水管、水箱等。待净化处理的原水可以经该进水口140进入双极膜130与阴离子交换膜122、阴离子交换膜122与阳离子交换膜121之间的间隔；在供电组件150对电极110施加电压时，各间隔中的离子可以在电场作用下进行迁移。
示例性的，如图3所示，进水口140进水且供电组件150供电时，靠近较高电位电极110的双极膜130与邻近的阴离子交换膜122之间的第一间隔10输出酸性废水。
具体的，第一双极膜131产生的H+离子向第二电极112的方向运动，进入第一双极膜131与右侧邻近的阴离子交换膜122之间的第一间隔10内，能够降低该间隔内水的酸碱度。
示例性的，如图3所示，进水口140进水且供电组件150供电时，靠近较高电位电极110的双极膜130的阴离子交换膜122与邻近的阳离子交换膜121之间的第二间隔20输出纯水。
具体的，第二间隔20为与第一双极膜131邻近的第一个阴离子交换膜122和与第一双极膜131邻近的第一个阳离子交换膜121之间的间隔。如图2所指示，该第二间隔20内的Cl-离子等阴离子在电场作用下可以通过左侧的阴离子交换膜122进入第一间隔10，该第二间隔20内的Na+等阳离子在电场作用下可以通过右侧的阳离子交换膜121排出第二间隔20，进入右侧的第四间隔40。从而，第二间隔20中的盐类物质可以脱除，得到纯水。第四间隔40可以得到含盐废水。
示例性的，如图3所示，电渗析组件120的若干阳离子交换膜120和阴离子交换膜122之间具有多个交换膜间隔，多个交换膜间隔例如包括第二间隔20和第四间隔40。
具体的，进水口140进水且供电组件150供电时，电渗析组120的任意两个相邻的交换膜间隔中的一个交换膜间隔输出纯水，另一个交换膜间隔输出废水。例如，第二间隔20输出纯水，第四间隔40输出废水。
示例性的，进水口140进水且供电组件150供电时，如图3所示，靠近较低电位电极110的双极膜130与邻近的阴离子交换膜122之间的第三间隔30输出碱性纯水。
具体的，第三间隔30内的Cl-离子等阴离子在电场作用下可以通过左侧的阴离子交换膜122进入第四间隔40，该第三间隔30内的Na+等阳离子在电场作用下可以通过第二双极膜132的阳离子膜101，还可以吸附在第二双极膜132的阴离子膜102上；从而实现对第三间隔30内水的净化处理，得到纯水。
具体的，第二双极膜132产生的OH-离子向第一电极111的方向运动，进入该第二双极膜132左侧的第三间隔30内，能够提高该间隔内水的酸碱度，例如可以使得该间隔输出的纯水为弱碱性，口感更好。
示例性的，第一间隔10输出的酸性废水可以与电渗析组件120的交换膜间隔输出的废水分别单独输出。例如，第一间隔10输出的酸性废水可以与第四间隔40输出的废水分别单独输出。例如第一间隔10与第四间隔40分别连接不同的管路。例如第一间隔10与第四间隔40分别连接不同的管路。
示例性的，第一间隔10输出的酸性废水可以与电渗析组件120的交换膜间隔输出的废水汇流后一起输出。例如，第一间隔10输出的酸性废水可以与第四间隔40输出的废水汇流后一起输出。例如第一间隔10与第四间隔40连接至同一管路。例如第一间隔10与第四间隔40连接至同一管路。
示例性的，第三间隔30输出的碱性纯水可以与电渗析组件120的交换膜间隔输出的纯水分别单独输出。例如，第三间隔30输出的碱性纯水可以与第二间隔20输出的纯水分别单独输出。例如第一间隔10与第三间隔30分别连接不同的管路。例如第一间隔10与第三间隔30分别连接不同的管路。
示例性的，第三间隔30输出的碱性纯水可以与电渗析组件120的交换膜间隔输出的纯水汇流后一起输出。例如，第三间隔30输出的碱性纯水可以与第二间隔20输出的纯水汇流后一起输出。例如第一间隔10与第三间隔30连接至同一管路。例如第一间隔10与第三间隔30连接至同一管路。
在一些实施方式中，如图3所示，电去离子净水装置100的另一端设有集水组件160，集水组件160包括纯水水路161和废水水路162。
其中，纯水水路161用于集中电去离子净水装置100产生的纯水，废水水路162用于集中电去离子净水装置100产生的废水。
如图3所示，第一间隔10、第四间隔40产生的废水可以流入废水水路162，以由废水水路162排出废水。
示例性的，废水水路162排出的废水可以经管路排出至废水槽，或者排出至废水箱。
如图3所示，第二间隔20、第三间隔30产生的纯水可以流入纯水水路161，以由纯水水路161输出纯水。
示例性的，纯水水路161可以连接纯水箱，以便用户从纯水箱获取纯水。
如图4所示为本申请另一实施例提供的一种家用净水装置的结构示意图。
如图4所示，家用净水装置包括前述的电去离子净水装置100。
在一些实施方式中，如图4所示，家用净水装置还包括进水管路210和纯水管路220，其中，进水管路210可以连接电去离子净水装置100的进水口140，纯水管路220可以连接电去离子净水装置100的纯水水路161。
示例性的，进水管路210可以连接原水箱。
示例性的，原水箱可以包括透明的外壳或者在外壳上设有透明的窗口，方便用户查看原水箱中的水质、水位等。
示例性的，原水箱还可以包括注水口，通过注水口可以向原水箱中加入待净化的水。例如注水口连接自来水管。示例性的，原水箱中还设有液位计，当原水箱中的液位下降到设定值时，可以控制自来水管的阀门打开向原水箱的注水口加水。
可以理解的，进水管路210也可以直接连接自来水管。
示例性的，如图4所示，可以在进水管路210上设有第一过滤组件230，可以对进入电去离子净水装置100的水进行一定的净化处理，例如除去水中可能含有颗粒杂质、余氯等物质，降低电去离子净水装置100的工作量和消耗。
示例性的，如图4所示，可以在纯水管路220上设有第二过滤组件240，以进一步提高出水的水质，改善口感。
示例性，第一过滤组件230、第二过滤组件240可以包括PP棉滤芯和/或活性炭滤芯等。
示例性，第一过滤组件230、第二过滤组件240的过滤精度不大于5微米。
示例性的，如图4所示，可以在纯水管路220上连接若干出水管路250。
示例性的，出水管路250包括出水阀251，在出水阀251打开时出水管路250输出纯水。
示例性的，其中至少一个出水管路250上设有加热单元252。加热单元252例如包括热交换器等。加热单元252可以对从出水管路250流出的水进行加热，以向用户提供所需温度的热水。
本说明书上述实施例提供的电去离子净水装置和家用净水装置，包括：至少两个电极；电渗析组件，位于两个电极之间，包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜；其中，在电渗析组件的两侧均设有双极膜，双极膜处于电渗析组件和电极之间。在电极加电时，双极膜可以产生氢离子，氢离子可以降低电去离子净水装置废水的酸碱度，以低电去离子净水装置和其后连接的管路、水箱中结垢的风险。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种电去离子净水装置，其特征在于，所述电去离子净水装置包括：
至少两个电极；
电渗析组件，位于两个所述电极之间，包括间隔交替设置的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜；
其中，在所述电渗析组件的两侧均设有双极膜，所述双极膜处于所述电渗析组件和所述电极之间。
2.如权利要求1所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述双极膜包括复合在一起的阳离子膜和阴离子膜。
3.如权利要求2所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述双极膜的阴离子膜靠近所述电极设置，所述双极膜的阳离子膜靠近所述电渗析组件设置。
4.如权利要求3所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述电渗析组件的两侧均为阴离子交换膜。
5.如权利要求1所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述电去离子净水装置的一端设有进水口，所述阳离子交换膜、阴离子交换膜、双极膜之间的间隔与所述进水口相通。
6.如权利要求5所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述电去离子净水装置还包括供电组件，所述供电组件连接所述电极；
所述供电组件供电时，使所述电渗析组件两侧的一个电极的电位高于另一个电极的电位。
7.如权利要求6所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述进水口进水且所述供电组件供电时，靠近较高电位电极的双极膜与邻近的阴离子交换膜之间的第一间隔输出酸性废水。
8.如权利要求7所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述进水口进水且所述供电组件供电时，靠近较高电位电极的双极膜的阴离子交换膜与邻近的阳离子交换膜之间的第二间隔输出纯水。
9.如权利要求7所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述电渗析组件的若干阳离子交换膜和阴离子交换膜之间具有多个交换膜间隔；
所述进水口进水且所述供电组件供电时，其中任意两个相邻的交换膜间隔中的一个交换膜间隔输出纯水，另一个交换膜间隔输出废水。
10.如权利要求9所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述进水口进水且所述供电组件供电时，靠近较低电位电极的双极膜与邻近的阴离子交换膜之间的第三间隔输出碱性纯水。
11.如权利要求9所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述第一间隔输出的酸性废水与所述电渗析组件的交换膜间隔输出的废水分别单独输出；或者
所述第一间隔输出的酸性废水与所述电渗析组件的交换膜间隔输出的废水汇流后一起输出。
12.如权利要求10所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述第三间隔输出的碱性纯水与所述电渗析组件的交换膜间隔输出的纯水分别单独输出；或者
所述第三间隔输出的碱性纯水与所述电渗析组件的交换膜间隔输出的纯水汇流后一起输出。
13.如权利要求5-12中任一项所述的电去离子净水装置，其特征在于，所述电去离子净水装置的另一端设有集水组件，所述集水组件包括纯水水路和废水水路，所述纯水水路用于集中所述电去离子净水装置产生的纯水，所述废水水路用于集中所述电去离子净水装置产生的废水。
14.一种家用净水装置，其特征在于，所述家用净水装置包括如权利要求1-13中任一项所述的电去离子净水装置。
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| CN202010252460.9A CN113493241A (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种电去离子净水装置和家用净水装置 |
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| JPH07171353A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-11 | Tokuyama Corp | 電気透析方法 |
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| CN212403584U (zh) * | 2020-04-01 | 2021-01-26 | 佛山市云米电器科技有限公司 | 一种电去离子净水装置和家用净水装置 |
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2020
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