CN216918716U - 一种饮用水用流动电极电容去离子阵列、机构和装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种饮用水用流动电极电容去离子阵列、机构和装置，包括多个第一集流体、多个第二集流体、多个环状的阳离子交换膜和多个环状的阴离子交换膜；多个第一集流体和多个第二集流体呈阵列交错分布，第一集流体和第二集流体之间留有间隙；第一集流体外周壁上开设有第一螺旋槽，第二集流体外周壁上开设有第二螺旋槽；多个阴离子交换膜一一对应地套设于多个第一集流体上，且阴离子交换膜内壁和第一集流体外周壁紧密贴合；多个阳离子交换膜一一对应地套设于多个第二集流体外周壁上，阳离子交换膜内壁和第二集流体外周壁紧密贴合。本实用新型可有效去除金属离子，而且无需人为短接或反接进行电极材料的重生。
Description
技术领域
本实用新型涉及电容去离子技术领域，尤其涉及一种饮用水用流动电极电容去离子阵列、机构和装置。
背景技术
电容去离子技术(Capacitive Deionization，CDI)利用静电吸附，在正负电极两侧富集水中的离子成分，从而达到除去水中的盐分的目的。电容去离子技术以其运行工序容易，不排放污染物质等优点应用于饮用水处理过程，但常规的电容去离子技术必须定期进行脱附处理以保证电极的清洁，使用不方便，而且金属离子的去除效果有待提高。
实用新型内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种饮用水用流动电极电容去离子阵列、机构和装置。
本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列，包括：多个第一集流体、多个第二集流体、多个环状的阳离子交换膜和多个环状的阴离子交换膜；
多个第一集流体和多个第二集流体呈阵列交错分布，任意相邻的第一集流体和第二集流体之间留有间隙；
第一集流体外周壁上开设有沿轴向延伸的第一螺旋槽，第二集流体外周壁上开设有沿轴向延伸的第二螺旋槽；
多个阴离子交换膜一一对应地套设于多个第一集流体上，且阴离子交换膜内壁和第一集流体外周壁紧密贴合，以使第一螺旋槽形成用于阳极电解液流通的流道；
多个阳离子交换膜一一对应地套设于多个第二集流体外周壁上，阳离子交换膜内壁和第二集流体外周壁紧密贴合，以使第二螺旋槽形成用于阴极电解液流通的流道；
任意相邻的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间留有间隙。
进一步地，第一集流体外周壁或/和第二集流体外周壁上负载有电吸附活性材料。
本实用新型还提出了一种饮用水用流动电极电容去离子机构，包括如上述所述的任意一种流动电极电容去离子阵列。
进一步地，还包括容纳箱，流动电极电容去离子阵列竖直设置于容纳箱内，且流动电极电容去离子阵列中的两端分别与容纳箱的顶壁和底壁密封固定连接；
容纳箱顶壁与第一螺旋槽顶端对应处开设有阳极电解液进口/阳极电解液出口，容纳箱底部与第一螺旋槽底端对应处开设有阳极电解液出口/阳极电解液进口；
容纳箱顶部与第二螺旋槽顶端对应处开设有阴极电解液进口/阴极电解液出口；容纳箱底部与第二螺旋槽底端对应处开设有阴极电解液出口/阴极电解液进口；
容纳箱相对的两壁上开设有进水口和出水口。
进一步地，进水口开设在容纳箱顶壁/底壁上，出水口开设在容纳箱底壁/顶壁上。
进一步地，进水口和出水口开设在容纳箱相对的两侧壁上。
进一步地，容纳箱内部靠近进水口处设有均水板。
本实用新型还提出了一种饮用水用流动电极电容去离子装置，包括如上述所述的任意一种饮用水用流动电极电容去离子机构。
本实用新型中，所提出的饮用水用流动电极电容去离子阵列、机构和装置，结构简单，使用方便，可有效去除金属离子，而且无需人为短接或反接进行电极材料的重生。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列的结构示意图。
图2为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列的剖视示意图。
图3为本实用新型中的第一集流体的结构示意图。
图4为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子机构的结构示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，图1为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列的结构示意图；图2为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列的剖视示意图；图3为本实用新型中的第一集流体的结构示意图；图4为本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子机构的结构示意图。
参照图1-3，本实用新型提出的一种饮用水用流动电极电容去离子阵列，包括：多个第一集流体2、多个第二集流体4、多个环状的阳离子交换膜5和多个环状的阴离子交换膜3；
多个第一集流体2和多个第二集流体4呈阵列交错分布，任意相邻的第一集流体2和第二集流体4之间留有间隙；
第一集流体2外周壁上开设有沿轴向延伸的第一螺旋槽，第二集流体4外周壁上开设有沿轴向延伸的第二螺旋槽；
多个阴离子交换膜3一一对应地套设于多个第一集流体2上，且阴离子交换膜3内壁和第一集流体2外周壁紧密贴合，以使第一螺旋槽形成用于阳极电解液流通的流道；
多个阳离子交换膜5一一对应地套设于多个第二集流体4外周壁上，阳离子交换膜5内壁和第二集流体4外周壁紧密贴合，以使第二螺旋槽形成用于阴极电解液流通的流道；
任意相邻的阳离子交换膜5和阴离子交换膜3之间留有间隙。
本实用新型具体工作时，阳极电解液在第一螺旋槽中流动，阴极电解液在第二螺旋槽中流动，使阵列交错分布的多个第一集流体2和多个第二集流体4之间形成非均匀电场，可使流经离子交换膜和阴离子交换膜3之间的原水中的阴离子和阳离子在非均匀电场内作弯曲移动，使阴离子和阴离子交换膜3充分接触，阳离子和阳离子交换膜5充分接触；原水中的阴离子在非均匀电场的作用下透过阴离子交换膜3，进入第一螺旋槽中被阳极电解液中产生的双电层吸附，原水中的阳离子在非均匀电场力的作用下透过阳离子交换膜5，被阴极电解液中产生的双电层吸附，从而达到去除金属离子的目的，而且吸附后的阳极电解液和阴极电解液可自我实现电子中和实现电极再生，无需人为短接或反接直流电源进行电极材料的重生。
综上所述，本实用新型所提出的饮用水用流动电极电容去离子阵列结构简单，使用方便，可有效去除金属离子，而且无需人为短接或反接进行电极材料的重生。
其中，第一集流体2和第二集流体4均为圆管状集流体或圆柱状集流体。
需要说明的是，多个包括两个及以上。
在本实施例中，第一集流体2外周壁或/和第二集流体4外周壁上负载有电吸附活性材料，以进一步加快阴离子向阳极移动和阳离子向阴极移动的速度加快，从而进一步加快离子从溶液中分离的速度，有效提高了金属离子的去除效率，并一定程度上降低了单位脱盐量下的能耗。
其中，电吸附活性材料所用的原料为镍、钴、锰、铜、铁、钨、钼的金属盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐和醋酸盐中的一种或几种，通过电沉积法、水热合成法、聚四氟乙烯粘结法、化学还原法、离子溅射法、高温烧结法或金属粉末烧结法等方法进行负载。
参照图4，本实用新型还提出了一种饮用水用流动电极电容去离子机构，包括如上述所述的任意一种流动电极电容去离子阵列；
在本实施例中，由于饮用水用流动电极电容去离子机构包括上述任一实施例所述流动电极电容去离子阵列，因而具有流动电极电容去离子阵列的全部有益效果，在此不再一一赘述。
为了方便地去除饮用水中的金属离子，在本实施例中，还包括容纳箱1，流动电极电容去离子阵列竖直设置于容纳箱1内，且流动电极电容去离子阵列中的两端分别与容纳箱1的顶壁和底壁密封固定连接；
容纳箱1顶壁与第一螺旋槽顶端对应处开设有阳极电解液进口/阳极电解液出口，容纳箱1底部与第一螺旋槽底端对应处开设有阳极电解液出口/阳极电解液进口；
容纳箱1顶部与第二螺旋槽顶端对应处开设有阴极电解液进口/阴极电解液出口；容纳箱1底部与第二螺旋槽底端对应处开设有阴极电解液出口/阴极电解液进口；
容纳箱1相对的两壁上开设有进水口和出水口。
具体使用时，将第一集流体2与直流电源的正极电连接，第二集流体4与直流电源的负极电连接，向阳极电解液进口连续通入阳极电解液，向阴极电解液进口续通入阴极电解液，并向进水口连续通入原水，进行原水的去离子处理。将饮用水用流动电极电容去离子阵列集成在容纳箱1内，极大地提高了使用的方便性。
在其中一个具体的实施方式中，进水口开设在容纳箱1顶壁/底壁上，出水口开设在容纳箱1底壁/顶壁上。
在另一个具体的实施方式中，进水口和出水口开设在容纳箱1相对的两侧壁上。
如此设置，可增加原水在移动过程中经过多个不同的非均匀电场，有效提高金属离子的去除效果。
在本实施例中，容纳箱1内部靠近进水口处设有均水板6以提高水处理的均匀性，从而提高金属离子的去除效果。
本实用新型还提出了一种饮用水用流动电极电容去离子装置，包括如上述任一实施例所述的饮用水用流动电极电容去离子机构。
在本实施例中，由于饮用水用流动电极电容去离子装置包括上述任一实施例所述的饮用水用流动电极电容去离子机构，因而具有饮用水用流动电极电容去离子机构的全部有益效果，在此不做一一赘述。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种饮用水用流动电极电容去离子阵列，其特征在于，包括：多个第一集流体(2)、多个第二集流体(4)、多个环状的阳离子交换膜(5)和多个环状的阴离子交换膜(3)；
多个第一集流体(2)和多个第二集流体(4)呈阵列交错布置，任意相邻的第一集流体(2)和第二集流体(4)之间留有间隙；
第一集流体(2)外周壁上开设有沿轴向延伸的第一螺旋槽，第二集流体(4)外周壁上开设有沿轴向延伸的第二螺旋槽；
多个阴离子交换膜(3)一一对应地套设于多个第一集流体(2)上，且阴离子交换膜(3)内壁和第一集流体(2)外周壁紧密贴合；
多个阳离子交换膜(5)一一对应地套设于多个第二集流体(4)外周壁上，阳离子交换膜(5)内壁和第二集流体(4)外周壁紧密贴合；
任意相邻的阳离子交换膜(5)和阴离子交换膜(3)之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的饮用水用流动电极电容去离子阵列，其特征在于，第一集流体(2)外周壁或/和第二集流体(4)外周壁上负载有电吸附活性材料。
3.一种饮用水用流动电极电容去离子机构，其特征在于，包括如上述权利要求1或2所述的流动电极电容去离子阵列。
4.根据权利要求3所述的饮用水用流动电极电容去离子机构，其特征在于，还包括容纳箱(1)，流动电极电容去离子阵列竖直设置于容纳箱(1)内，且流动电极电容去离子阵列中的两端分别与容纳箱(1)的顶壁和底壁密封固定连接；
容纳箱(1)顶壁与第一螺旋槽顶端对应处开设有阳极电解液进口/阳极电解液出口，容纳箱(1)底部与第一螺旋槽底端对应处开设有阳极电解液出口/阳极电解液进口；
容纳箱(1)顶部与第二螺旋槽顶端对应处开设有阴极电解液进口/阴极电解液出口；容纳箱(1)底部与第二螺旋槽底端对应处开设有阴极电解液出口/阴极电解液进口；
容纳箱(1)相对的两壁上开设有进水口和出水口。
5.根据权利要求4所述的饮用水用流动电极电容去离子机构，其特征在于，进水口开设在容纳箱(1)顶壁/底壁上，出水口开设在容纳箱(1)底壁/顶壁上。
6.根据权利要求4所述的饮用水用流动电极电容去离子机构，其特征在于，进水口和出水口开设在容纳箱(1)相对的两侧壁上。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的饮用水用流动电极电容去离子机构，其特征在于，容纳箱(1)内部靠近进水口处设有均水板(6)。
8.一种饮用水用流动电极电容去离子装置，其特征在于，包括如上述权利要求4-7任一项所述的饮用水用流动电极电容去离子机构。
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