EA026258B1 - Устройство и способ повышения извлечения деионизированной воды - Google Patents

Устройство и способ повышения извлечения деионизированной воды Download PDF

Info

Publication number
EA026258B1
EA026258B1 EA201400191A EA201400191A EA026258B1 EA 026258 B1 EA026258 B1 EA 026258B1 EA 201400191 A EA201400191 A EA 201400191A EA 201400191 A EA201400191 A EA 201400191A EA 026258 B1 EA026258 B1 EA 026258B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
water
cell
stream
electronic processor
concentration
Prior art date
Application number
EA201400191A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201400191A1 (ru
Inventor
Тинто Джохничан Аленчерри
Венкатарагхаван Раджанараяна
Original Assignee
Юнилевер Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=46581946&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA026258(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Юнилевер Н.В. filed Critical Юнилевер Н.В.
Publication of EA201400191A1 publication Critical patent/EA201400191A1/ru
Publication of EA026258B1 publication Critical patent/EA026258B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691—Capacitive deionisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/005—Valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/46145—Fluid flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/003—Downstream control, i.e. outlet monitoring, e.g. to check the treating agents, such as halogens or ozone, leaving the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Раскрыт способ повышения извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды, включающий стадии, на которых (i) вводят поток подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации; (ii) определяют концентрацию солей в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации; (iii) собирают воду, выходящую из ячейки, если указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения для получения очищенной воды, или отводят воду, если указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения; при этом осуществляют рециркуляцию выходящей из ячейки воды вместе с потоком подаваемой воды, если концентрация солей в воде, выходящей из ячейки, находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением. Посредством предлагаемого в изобретении способа отводимая при проведении очистки методом емкостной деионизации сточная вода может быть рециркулирована, благодаря чему можно повысить извлечение деионизированной воды и продлить эксплуатационный ресурс электродов, используемых в ячейке для емкостной деионизации.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству и способу повышения извлечения деионизированной воды при удалении растворенных солей методом емкостной деионизации.
Уровень техники
Значительная часть населения земного шара проживает в странах, в которых имеется существенная нехватка питьевой воды, отвечающей санитарным нормам. Высокий процент людей живет в сельских и отдаленных областях с недостаточным количеством муниципальных станций подготовки питьевой воды, если таковые вообще имеются. Люди вынуждены находиться в непосредственной зависимости от источников грунтовых вод, например колодцев, водоемов и рек.
Вода из этих источников может иметь высокое содержание растворенных солей порядка от 500 до 3000 млн-1, что делает воду неподходящей для питья. Вода с содержанием солей порядка от 500 до 1500 млн-1 имеет неприятный вкус, а вода с содержанием солей выше 1500 млн-1, так называемая солоноватая вода, является относительно горькой на вкус. Вода с содержанием солей от 50 до 300 млн-1 обладает приятным вкусом и по общему признанию считается хорошей питьевой водой.
Эффективной технологией удаления солей является емкостная деионизация воды. Согласно указанной технологии вода, содержащая соли, пропускается через пару противоположно заряженных электродов, и в результате электросорбции ионы солей оседают на поверхности электродов, таким образом, вода очищается от солей. Установлено, что указанная технология позволяет эффективно удалять соли из воды с более высоким извлечением очищенной воды при малом потреблении энергии.
В патентах США № 6127474 (Апбе1тап, 2000), 110242 В (С апб Т Сотрапу, 2006), 022436 (Собой ТесЬио1од1е8 Сотротабои, 2000), 2005/0042513 А1 (Сштап е! а1.) и 2006/0114643 А1 (Ма.\\\е11 ТееЬпо1од1е8 1пс.) раскрываются составы электрода, используемого в технологии емкостной деионизации, причем в указанных документах раскрывается электрод, содержащий активированный уголь и связующее вещество, например, содержащий волокнистый полимер и проводящую углеродную сажу в разных пропорциях и с разными размерами частиц.
В документе νΟ 09/077276 А1 (Ипбеует, 2009) раскрывается состав электродов, используемых при проведении емкостной деионизации воды для удаления растворенных солей, способ их изготовления, а также применение устройств для деионизации в системах водоочистки. В указанном документе раскрывается электрод для емкостной деионизации воды, содержащий активированный уголь, термопластичное полимерное связующее вещество и проводящую углеродную сажу.
При проведении емкостной деионизации часть пропускаемой воды собирается в виде чистой воды, пригодной для питья, с низким уровнем содержания растворенных солей, а другая часть воды сбрасывается как непригодная, поскольку содержание растворенных в ней солей выше требуемого уровня. Таким образом, при проведении указанного процесса извлечения очищенной воды является низким.
Были предприняты попытки повысить извлечение воды при использовании емкостного деионизатора.
Одна такая попытка была предпринята в патентной заявке США № 2002167782 А1 (Апбе1тап, 2002), в которой описывается проточный конденсатор для деионизации или очистки жидкости. В заявке раскрывается использование заряженного барьера, который представляет собой слой материала, проницаемого или полупроницаемого и способного удерживать электрический заряд, расположенный рядом с электродом так, чтобы компенсировать потери в объеме пор, вызванные адсорбцией и удалением ионов в объеме пор. Предложен конденсатор, обеспечивающий улучшение ионной очистки воды и высокую эффективность использования энергии. Однако в этой заявке не раскрывается система переработки или рециркуляции сбрасываемой воды.
В патентной заявке США № 2007/0284313 А1 (Бее е! а1.) раскрывается система очистки воды с использованием метода электросорбции. Согласно идеям, описанным в указанной заявке, предлагается устройство погружного типа и способ очистки воды методом электросорбции для улучшения опреснения воды и повышения степени извлечения при минимизации потребления энергии за счет эффективного удаления пузырьков воздуха или газа с поверхности электродов. В заявке раскрывается устройство с одним или несколькими реакторами для проведения процесса электросорбции, которые размещены в тандеме или параллельно и погружены в ванну для хранения/очистки подаваемой воды. Согласно идеям, описанным в указанной заявке, производится рециркуляция части регенерационного раствора во входящий поток воды в ходе цикла регенерации. Поскольку в указанной системе производится только рециркуляция части регенерационного раствора, вопрос повышения эффективности электрода, фактически, не рассматривается.
- 1 026258
Раскрытие изобретения
Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что выпускаемая при проведении очистки методом емкостной деионизации сточная вода может быть рециркулирована, благодаря чему можно повысить общее извлечение деионизированной воды и продлить эксплуатационный ресурс электродов, используемых в ячейке для емкостной деионизации.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение способа улучшения извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды.
Другой задачей настоящего изобретения является разработка устройства для улучшенного извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды.
Следующей задачей настоящего изобретения является увеличение эксплуатационного ресурса электродов, используемых в ячейке для емкостной деионизации.
Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в снижении потерь воды.
Согласно первому аспекту изобретения раскрывается способ повышения извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды, включающий стадии, на которых:
(ί) вводят поток подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации;
(ίί) определяют концентрацию солей в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации;
(ίίί) собирают воду, выходящую из ячейки, если указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения для получения очищенной воды, или отводят воду, если указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения, при этом осуществляют рециркуляцию выходящей из ячейки воды вместе с потоком подаваемой воды, если указанная концентрация солей в воде, выходящей из ячейки, находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением.
Согласно второму аспекту изобретения раскрывается устройство для повышения извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды, которое содержит:
(т) средство для введения подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации;
(ίί) источник питания, выполненный с возможностью осуществления предварительно запрограммированных спланированных по времени циклов положительных потенциалов, отрицательных потенциалов, и замыкания ячейки накоротко;
(ш) измерительное средство для определения концентрации солей в воде, выходящей из ячейки;
(ίν) соленоидный клапан, расположенный ниже по ходу потока от измерительного средства;
(ν) электронный процессор, отличающееся тем, что указанный клапан является четырехходовым клапаном и электронный процессор запрограммирован принимать от измерительного средства данные о величине концентрации солей в воде, выходящей из ячейки, и приводить в действие указанный клапан для разделения воды на один из трех потоков, где первый поток представляет собой поток для сбора очищенной воды, когда указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения, второй поток представляет собой поток для отведения: воды, когда указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения, и третий поток представляет собой поток для рециркуляции воды назад в вводимый поток подаваемой воды, когда указанная концентрация солей находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением.
Перечисленные и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения приведенного ниже подробного описания изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Под словом содержащий подразумевается включающий, но необязательно состоящий из или составленный из. Иначе говоря, перечисленные стадии способа или варианты не должны рассматриваться как исчерпывающие. Следует отметить, что примеры/чертежи, приведенные в нижеследующем описании, используются для пояснения изобретения и не предназначены ограничивать сущность настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематично представленная технологическая схема системы деионизации воды на основе рециркуляционной ячейки для емкостной деионизации согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - схематичный вид четырехходового соленоидного клапана в соответствии с настоящим изобретением.
- 2 026258
Осуществление изобретения
Способ деионизации воды.
Согласно изобретению предлагается способ деионизации потока подаваемой воды, включающий стадии, на которых вводят поток подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации;
определяют концентрацию солей в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации; и либо собирают очищенную воду, либо отводят воду, либо рециркулируют воду, выходящую из ячейки для емкостной деионизации.
Устройство для деионизации воды.
Предлагается устройство для повышения извлечения деионизированной воды из подаваемой воды, которое содержит:
(ί) средство для введения подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации;
(ίί) источник питания, выполненный с возможностью предварительно запрограммированных спланированных по времени циклов положительных потенциалов, отрицательных потенциалов, и замыкания ячейки накоротко;
(ίίί) измерительное средство для определения концентрации солей в воде, выходящей из ячейки;
(ίν) соленоидный клапан, расположенный ниже по ходу потока от измерительного средства;
(ν) электронный процессор, отличающееся тем, что указанный клапан является четырехходовым клапаном и электронный процессор запрограммирован принимать от измерительного средства данные о величине концентрации солей в воде, выходящей из ячейки, и приводить в действие указанный клапан для разделения воды на один из трех потоков, где первый поток представляет собой поток для сбора очищенной воды, когда указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения, второй поток представляет собой поток для отведения воды, когда указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения, и третий поток представляет собой поток для рециркуляции воды назад в вводимый поток подаваемой воды, когда указанная концентрация солей находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением.
Средство для введения подаваемой воды.
Устройство согласно изобретению содержит средство для введения подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации. Средство для введения подаваемой воды предпочтительно включает резервуар или поточный источник подаваемой воды и нанос.
Подаваемая вода, хранящаяся в резервуаре, может быть подана в ячейку для емкостной деионизации или указанная ячейка может быть соединена с поточным источником. В ячейку для емкостной деионизации подаваемая вода доставляется из резервуара или из поточного источника предпочтительно насосом.
Расход доставляемой насосом подаваемой воды составляет предпочтительно от 1 до 1500 мл/мин и предпочтительнее от 10 до 300 мл/мин.
Ячейка для емкостной деионизации.
Устройство содержит ячейку для емкостной деионизации. Ячейка для емкостной деионизации предпочтительно содержит пару электродов, расположенных параллельно друг другу, при этом один электрод соединен с положительным потенциалом, а другой электрод - с отрицательным потенциалом. Ячейка для емкостной деионизации предпочтительно заключена в корпус, позволяющий воде втекать в ячейку и вытекать из нее. Кроме того, корпус предпочтительно имеет средства подсоединения электродов ячейки к внешнему источнику питания.
Электрод.
Электрод предпочтительно включает смесь активированного угля, термопластичного связующего вещества и проводящей углеродной сажи, которая сформована на подложке из листового графита путем процесса термообработки. Предпочтительно один электрод из пары электродов соединен с положительным потенциалом, а другой электрод из пары электродов соединен с отрицательным потенциалом источника питания. В ячейке для емкостной деионизации воды предпочтительно установлено несколько пар электродов.
Активированный уголь.
Активированный уголь предпочтительно получен из одного или нескольких из битуминозного угля, скорлупы кокосового ореха, древесины и нефтяной смолы. Площадь поверхности активированного угля предпочтительно превышает 500 м2/г, предпочтительнее превышает 1000 м2/г. Предпочтительно активированный уголь имеет коэффициент однородности размера менее 2, предпочтительнее менее 1,5, предпочтительно углерод-тетрахлоридное число превышает 50%, предпочтительнее превышает 60%.
Йодное число активированного угля предпочтительно больше 800, предпочтительнее больше 1000. Активированный уголь имеет размер частиц в диапазоне от 75 до 300 мкм, предпочтительно от 100 до 250 мкм.
- 3 026258
Термопластичное связующее вещество.
Термин термопластичное связующее вещество обозначает используемое при изготовлении электрода связующее вещество, имеющее индекс текучести расплава (МРК) предпочтительно менее 5 г/10 мин, предпочтительнее менее 2 г/10 мин, наиболее предпочтительно менее 1 г/10 мин. Насыпная плотность связующего вещества предпочтительно меньше или равна 0,6 г/см3, предпочтительнее меньше или равна 0,5 г/см3 и наиболее предпочтительно меньше или равна 0,25 г/см3. Индекс текучести расплава (МРК) измеряют при проведении испытаний в соответствии со стандартом ΆδΤΜ Ό 1238 (ΙδΟ 1133). При испытании для определения индекса текучести расплава измеряют течение расплавленного полимера через пластометр выдавливающего типа при заданных условиях температуры и нагрузки.
Пластометр выдавливающего типа состоит из вертикального цилиндра с небольшой головкой диаметром 2 мм в нижней части и подвижным поршнем в верхней части. Материал загружают в цилиндр и нагревают в течение нескольких минут. Поршень устанавливают поверх расплавленного полимера, и под действием приложенной нагрузки полимер выдавливается через головку на лоток для сбора. Продолжительность испытания составляет от 15 с до 15 мин, в зависимости от вязкости испытываемых полимеров. Температура испытания может составлять 190, 220, 250 и 300°С (428, 482 и 572°Р). Нагрузка может составлять 1,2; 5; 10 и 15 кг. Испытание проводились предпочтительно при температуре 190°С и нагрузке 15 кг. Массу полимера, собранного по истечении определенного промежутка времени, взвешивают и результат пересчитывают на массу полимера, выдавливаемого за 10 мин. Индекс текучести расплава полимера представляет собой выраженную в граммах массу полимера, выдавливаемого в течение стандартного времени.
Связующее вещество является предпочтительно термопластичным полимером с низким индексом текучести расплава (МРК), описанным выше. Подходящим примером связующего вещества является сверхвысокомолекулярный полимер, предпочтительно полиэтилен или полипропилен, имеющие низкий индекс текучести расплава (МРК), а также их сочетания.
Молекулярная масса составляет предпочтительно от 106 до 109 г/моль. Связующие вещества указанного класса представлены на рынке под торговыми марками ΗΘδΤΆΤΕΝ фирмы Тусопа СМВН, ОИК, 8ипТше (фирмы ЛкаЫ, Япония), Ηί/сх (фирмы МЮиЬЫй) и фирмы Вгаккеп Согр. (Бразилия). Другие подходящие связующие вещества включают полиэтилен низкой плотности, представленный на рынке как луполен (фирмы Ваке1 Ро1уо1ейп§), и линейный полиэтилен низкой плотности фирмы фипок (Австралия).
Термопластичное связующее вещество является предпочтительно неволокнистым полимером, например политетрафторэтиленом (РТРЕ).
Размер частиц термопластичного связующего вещества составляет предпочтительно от 20 до 60 мкм и составляет предпочтительно более 40 мкм. Содержание термопластичного связующего вещества составляет предпочтительно от 8 до 30%, предпочтительнее от 10 до 30%, наиболее предпочтительно от 12 до 28% от общей массы электрода.
Содержание активированного угля и связующего вещества находится предпочтительно в соотношении от 1:1 до 20:1, предпочтительнее в соотношении от 1:1 до 10:1 мас.ч.
Проводящая углеродная сажа (ССВ).
Углеродная сажа представляет собой одну из форм элементарного углерода. Большую часть углеродной сажи получают в процессе сжигания жидких ароматических углеводородов в нефтяной печи. При подборе углеродной сажи для изготовления электрода рассматриваются следующие факторы: общая площадь поверхности и площадь поверхности месопор, структура и поверхностное окисление.
Проводящая углеродная сажа, используемая для изготовления электрода согласно изобретению, предпочтительно имеет общую площадь поверхности более 500 м2/г.
Площадь месопор проводящей углеродной сажи составляет более 100 м2/г и предпочтительно от 100 до 1000 м2/г.
Структура углеродной сажи характеризуется числом абсорбции масла (ΟΑΝ). Коммерчески доступная углеродная сажа имеет число абсорбции масла (ΟΑΝ) в диапазоне от 45 до 400 см3/100 г. Проводящая углеродная сажа предпочтительно имеет число абсорбции масла (ΟΑΝ), составляющее более 100 см3/100 г, находящееся предпочтительно в диапазоне от 100 до 400 см3/100 г, предпочтительнее в диапазоне от 250 до 400 см3/100 г. На поверхности проводящей углеродной сажи наблюдается низкая хемисобрция кислорода.
Поставку подходящих сортов углеродной сажи может осуществлять фирма ТГМСАЬ ОгарЫГе 5 СагЬоп (Сорта: Епкасо 250О, Епкасо 350) или фирма СаЬоГ Согрогайоп (Сорта: Кеда1, В1аск Реаг1 2000, Уи1сап) либо фирма ΕνΟΝΟνίΚ (Сорт: ΡΚΙΝΤΕΧ ХЕ-2), или фирма ΑΚΖΟ NΟВΕ^ (Сорт: КеГ)еп В1аск).
Источник питания.
Источник питания предпочтительно представляет собой программируемую систему электропитания постоянным током мощностью 100 Вт для подачи напряжения постоянного тока в диапазоне от 0 до 5 В и для осуществления через предварительно запрограммированных спланированных по времени циклов положительных потенциалов, отрицательных потенциалов и замыкания ячейки накоротко.
- 4 026258
Положительный потенциал подается на электроды ячейки для емкостной деионизации во время цикла очистки, а отрицательный потенциал подается во время цикла регенерации. Проводятся два цикла (81) и (82) замыкания ячейки накоротко, причем цикл (81) проводится перед, а цикл (82) проводится после приложения отрицательного потенциала во время цикла регенерации. Напряжение, подаваемое на электроды емкостной деионизационной ячейки во время цикла очистки, составляет предпочтительно от 0,1 до 5 В, предпочтительнее от 0,8 до 3,5 В и наиболее предпочтительно от 1,0 до 2,5 В. Отрицательное напряжение, подаваемое на электроды во время цикла регенерации, составляет предпочтительно от -0,1 до -5 В, предпочтительнее от -0,8 до -3,5 В и наиболее предпочтительно от -1,0 до -2,5 В.
Продолжительность подачи положительного потенциала предпочтительно составляет от 60 до 1200 с. Продолжительность подачи отрицательного потенциала предпочтительно составляет от 10 до 300 с. Продолжительность цикла (81) замыкания ячейки накоротко перед циклом регенерации предпочтительно составляет от 2 до 60 с и продолжительность цикла (82) замыкания ячейки накоротко после цикла регенерации предпочтительно составляет от 5 до 1500 с.
Измерительное средство.
Для определения концентрации солей в выходящей из ячейки воде устройство согласно изобретению оснащено измерительным средством. Концентрацию солей предпочтительно определяют посредством средства для измерения проводимости. Концентрацию солей в потоке подаваемой воды предпочтительно определяют посредством первого средства для измерения проводимости, которое расположено перед ячейкой для емкостной деионизации. Концентрацию солей в потоке воды, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, предпочтительно определяют посредством второго средства для измерения проводимости, которое расположено после ячейки для емкостной деионизации.
Средство для измерения проводимости предпочтительно соединено с электронным процессором. Электронный процессор получает электрический сигнал от средства для измерения проводимости.
Электронный процессор преобразует электрический сигнал, полученный от средства для измерения проводимости, в величину общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌ8).
Проводимость предпочтительно измеряют через равные промежутки времени, которые составляют предпочтительно 1 с, и регулируются электронным процессором.
Соленоидный клапан.
Устройство согласно изобретению содержит соленоидный клапан, расположенный ниже по ходу потока от измерительного средства; соленоидный клапан является четырехходовым клапаном. Соленоидный клапан разделяет воду на один из трех потоков, где первый поток представляет собой поток для сбора очищенной воды, когда указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения, второй поток представляет собой поток для отведения воды, когда указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения, и третий поток представляет собой поток для рециркуляции воды назад во вводимый поток подаваемой воды, когда указанная концентрация солей находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением.
Соленоидный клапан предпочтительно имеет впускной порт, через который поступает вода из второго средства для измерения проводимости, выходной порт возвратной воды для рециркуляции третьего потока в поток подаваемой воды, выходной порт сбрасываемой воды для отведения второго потока и выходной порт чистой воды для сбора первого потока для получения очищенной воды.
Электронный процессор регулирует открытие и закрытие соответствующих портов соленоидного клапана.
Если в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌ8) находится между заданным верхним значением и заданным нижним значением, электронный процессор открывает выходной порт возвратной воды соленоидного клапана. Если в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌ8) выше заданного верхнего значения, электронный процессор открывает выходной порт сбрасываемой воды соленоидного клапана. Если в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌ8) ниже заданного нижнего значения, электронный процессор открывает выходной порт чистой воды соленоидного клапана. Когда один из вышеупомянутых выходных портов открыт, два других выходных порта удерживаются закрытыми.
Электронный процессор.
Устройство согласно изобретению содержит электронный процессор. Электронный процессор приводит в действие соленоидный клапан для разделения воды на один из трех потоков. Электронный процессор предпочтительно соединен с первым средством для измерения проводимости, вторым средством для измерения проводимости, соленоидным клапаном и источником питания.
В электронном процессоре предварительно запрограммировано верхнее заданное значение и нижнее заданное значение общей концентрации растворенных твердых веществ.
Верхнее заданное значение составляет предпочтительно выше 500 млн-1 и предпочтительно ниже 1500 млн-1. Верхнее заданное значение предпочтительно не превышает значения концентрации солей в потоке подаваемой воды.
- 5 026258
Заданное нижнее значение предпочтительно ниже 300 млн-1. Предпочтительнее указанное значение ниже 200 млн-1. Заданное нижнее значение предпочтительно выше 100 млн-1.
По результатам сравнения измеренного значения общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде на выходе из ячейки для емкостной деионизации с указанными предварительно заданными верхним и нижним значениями общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ) электронный процессор открывает определенный порт соленоидного клапана.
Изобретение далее будет описано со ссылкой на неограничительные чертежи.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 схематично представлена технологическая схема системы деионизации воды на основе рециркуляционной ячейки для емкостной деионизации согласно настоящему изобретению. Подаваемая вода (1) с известной концентрацией, определенной первым средством (3) для измерения проводимости, установленным перед ячейкой (4) для емкостной деионизации, накачивается насосом (2) из резервуара/поточного источника через ячейку (4) для емкостной деионизации, содержащую отрицательный электрод для абсорбции катионов и положительный электрод для абсорбции анионов (на чертеже не показано). Концентрация ионов в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, определяется посредством второго средства (5) для измерения проводимости, расположенного между ячейкой (4) для емкостной деионизации и четырехходовым соленоидным клапаном (6). Электронный процессор (7) получает электрические сигналы от первого средства (3) и второго средства (5) для измерения проводимости и преобразует указанные сигналы в величину общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ). В программе электронного процессора (7) предварительно задано верхнее значение и нижнее значение общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ). Электронный процессор проводит сравнение измеренных значений общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, выходящей из второго средства (5) для измерения проводимости, с предварительно запрограммированными значениями и регулирует открытие и закрытие портов четырехходового соленоидного клапана (6).
На фиг. 2 показан схематичный вид четырехходового соленоидного клапана в соответствии с настоящим изобретением. Поток воды, выходящей из ячейки для емкостной ионизации, с измеренным значением концентрации ионов поступает в четырехходовой клапан через входной порт (8). Если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, поступающей во входной порт (8), выше, предварительно заданного верхнего значения, электронный процессор (7) открывает выходной порт (10) сбрасываемой воды соленоидного клапана. Если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, поступающей во входной порт (8), ниже предварительно заданного нижнего значения, электронный процессор (7) подает команду на открытие выходного порта (11) чистой воды соленоидного клапана.
Если концентрация ионов в воде, поступающей во входной порт (8), находится между указанным предварительно заданным нижним значением и указанным предварительно заданным верхним значением, электронный процессор (7) подает команду на открытие выходного порта (9) возвратной воды соленоидного клапана.
Примеры
Пример 1.
На фиг. 1 представлено устройство для повышения извлечения деионизированной воды согласно настоящему изобретению, в котором проводили определение извлечения воды. Электрод, используемый в ячейке для емкостной деионизации, изготавливают смешением порошкового активированного угля, полиэтилена высокой плотности и проводящей углеродной сажи (Епкасо 350С фирмы ΤΙΜΟΑΕ) в отношении 7:2:1 и формованием на графитовой подложке путем процесса термообработки. Пару круглых электродов (диаметром 15 см) располагают внутри корпуса, в который вводится вода и пропускается через электроды при подаче на указанные электроды потенциала от источника питания. Таким образом, создается ячейка для емкостной деионизации воды.
Ячейка для деионизации соединена с системой питания постоянного тока для подачи напряжения постоянного тока на положительный и отрицательный электроды. При проведении цикла очистки воды на электроды в течение 10 мин подавали положительный потенциал 3,2 В, затем в ходе цикла регенерации в течение 5 мин проводили два цикла замыкания ячейки накоротко и на электроды в течение 2 мин подавали отрицательный потенциал 3,2 В. В ячейку для емкостной деионизации направляли поток воды из резервуара посредством насоса при расходе 10 мл/мин. Концентрацию солей в потоке подаваемой воды определяли посредством первого средства для измерения проводимости. Общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в потоке подаваемой воды составляла 600 млн-1. Поток подаваемой воды поступал в ячейку для емкостной деионизации в радиальном направлении и выходил из ячейки для емкостной деионизации из центра верхнего электрода.
В электронном процессоре было запрограммировано предварительно заданное нижнее значение общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ), составляющее 200 млн-1, и предварительно заданное верхнее значение общей концентрации растворенных твердых веществ (ΤΌδ), составляющее 600 млн-1.
- 6 026258
При проведении цикла очистки воды согласно примеру А электронный процессор был предварительно запрограммирован на открытие выходного порта сбрасываемой воды, если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, была выше 200 млн-1, и на открытие выходного порта чистой воды, если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, была ниже 200 млн-1. Выходной порт возвратной воды был закрыт на протяжении всего цикла очистки воды.
Пример В подобен примеру А, за исключением того, что в процессе очистки воды электронный процессор был предварительно запрограммирован на открытие выходного порта возвратной воды, если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, составляет от 200 до 600 млн-1. Выходной порт чистой воды открывался, если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) в воде, выходящей из ячейки для емкостной деионизации, была ниже 200 млн-1, и выходной порт сбрасываемой воды открывался, если общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌδ) была выше 600 млн-1.
Извлечение в конце полного цикла вычисляли, используя следующее уравнение:
Извлечение (%)=(объем очищенной воды/объем подаваемой воды)х100.
Данные извлечения (%) представлены в табл. 1.
Таблица 1
Пример Извлечение {%) 1110 цикл Изменение (%) 2Оы0цикл Извлечение (%) ЗО*10 цикл Извлечение (%) 37ой цикл Среднее извлечение (%) за 37 циклов
А 39,3 30 0 0 18,6
В 40,6 45 35 37 39,5
При сравнении представленных примеров А и В можно сделать вывод, что при использовании ячейки для емкостной деионизации согласно настоящему изобретению (пример В) извлечение повышается.
Таблица 2
Пример Количество циклов, во время которых извлечение > 0 % Общая продолжительность циклов, во время которых извлечение > 0% (в часах)
А 31 циклов 8,8 час
В >37 циклов >10,5 час
При сравнении представленных в табл. 2 примеров А и В можно сделать вывод, что электроды, используемые в ячейке для емкостной деионизации согласно настоящему изобретению (пример В), имеют больший эксплуатационный ресурс.

Claims (7)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для повышения извлечения деионизированной воды из потока подаваемой воды, которое содержит:
    (ί) средство для введения потока подаваемой воды в ячейку для емкостной деионизации;
    (ίί) источник питания, выполненный с возможностью осуществления предварительно запрограммированных спланированных по времени циклов положительных потенциалов, отрицательных потенциалов, и замыкания ячейки накоротко;
    (ш) измерительное средство для определения концентрации солей в воде, выходящей из ячейки;
    (ίν) соленоидный клапан, расположенный ниже по ходу потока от измерительного средства;
    (ν) электронный процессор, отличающееся тем, что указанный клапан является четырехходовым клапаном и электронный процессор запрограммирован принимать от измерительного средства данные о величине концентрации солей в воде, выходящей из ячейки, и приводить в действие указанный клапан для разделения воды на один из трех потоков, где первый поток представляет собой поток для сбора очищенной воды, когда указанная концентрация солей ниже предварительно заданного нижнего значения, второй поток представляет собой поток для отведения воды, когда указанная концентрация солей выше предварительно заданного верхнего значения, и третий поток представляет собой поток для рециркуляции воды назад в вводимый поток подаваемой воды, когда указанная концентрация солей находится между указанным заданным нижним значением и указанным заданным верхним значением.
  2. 2. Устройство по п.1, в котором электронный процессор предварительно запрограммирован на предварительно заданное верхнее значение, которое не превышает значение концентрации солей в потоке подаваемой воды.
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором электронный процессор предварительно запрограммирован на предварительно заданное верхнее значение, которое выше 500 млн-1.
  4. 4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором электронный процессор предварительно запрограммирован на предварительно заданное верхнее значение, которое ниже 1500 млн-1.
    - 7 026258
  5. 5. Устройство по любому из пп.1-4, в котором электронный процессор предварительно запрограммирован на предварительно заданное нижнее значение, которое ниже 300 млн-1.
  6. 6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором электронный процессор предварительно запрограммирован на предварительно заданное нижнее значение, которое выше 100 млн-1.
  7. 7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором указанное измерительное средство представляет собой средство для измерения проводимости.
EA201400191A 2011-08-04 2012-07-18 Устройство и способ повышения извлечения деионизированной воды EA026258B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN2211MU2011 2011-08-04
PCT/EP2012/064100 WO2013017412A1 (en) 2011-08-04 2012-07-18 A device and process for improved recovery of deionised water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201400191A1 EA201400191A1 (ru) 2014-05-30
EA026258B1 true EA026258B1 (ru) 2017-03-31

Family

ID=46581946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201400191A EA026258B1 (ru) 2011-08-04 2012-07-18 Устройство и способ повышения извлечения деионизированной воды

Country Status (19)

Country Link
US (2) US20140197033A1 (ru)
EP (1) EP2739573B1 (ru)
JP (1) JP5906317B2 (ru)
KR (1) KR20140051991A (ru)
CN (1) CN103702945B (ru)
AU (1) AU2012292237B2 (ru)
BR (1) BR112014002599A2 (ru)
CA (1) CA2841916A1 (ru)
CL (1) CL2014000230A1 (ru)
EA (1) EA026258B1 (ru)
ES (1) ES2616506T3 (ru)
HK (1) HK1195048A1 (ru)
HU (1) HUE031739T2 (ru)
MX (1) MX350683B (ru)
PE (1) PE20140930A1 (ru)
PL (1) PL2739573T3 (ru)
PT (1) PT2739573T (ru)
UA (1) UA112085C2 (ru)
WO (1) WO2013017412A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017038220A1 (ja) * 2015-09-04 2017-03-09 株式会社クラレ 通液型キャパシタを用いた脱塩処理方法
KR102121801B1 (ko) * 2017-12-07 2020-06-11 코웨이 주식회사 탈이온 필터를 구비하는 정수기 및 이의 제어 방법
EP3778497A4 (en) * 2018-04-05 2021-05-12 Mitsubishi Electric Corporation WATER TREATMENT DEVICE AND WATER TREATMENT PROCEDURES
DE202018101907U1 (de) 2018-04-09 2019-07-10 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Vorrichtung zur Deionisation eines Fluids mit darin gelösten Ionen, insbesondere von Wasser
DE102018108339B4 (de) 2018-04-09 2022-01-20 Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Deionisation eines Fluids mit darin gelösten Ionen, insbesondere von Wasser
KR102275921B1 (ko) * 2019-09-24 2021-07-12 현대제철 주식회사 축전식 탈이온 수처리 장치 및 그 제어 방법
TWI845839B (zh) * 2021-05-06 2024-06-21 范振軒 循環水處理系統
CN114970218B (zh) * 2022-08-01 2022-11-08 北京英博新能源有限公司 去离子器寿命评估方法、装置和电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020167782A1 (en) * 2001-04-18 2002-11-14 Andelman Marc D. Charge barrier flow-through capacitor
US20070284313A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Jae Bong Lee Submerged-type electrosorption-based water purification apparatus and method thereof

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3452387B2 (ja) * 1993-12-20 2003-09-29 ミズ株式会社 殺菌洗浄装置
US6022436A (en) 1997-03-07 2000-02-08 Koslow Technologies Corporation Electrode manufacturing process and flow-through capacitor produced therefrom
US6127474A (en) 1997-08-27 2000-10-03 Andelman; Marc D. Strengthened conductive polymer stabilized electrode composition and method of preparing
US7110242B2 (en) 2001-02-26 2006-09-19 C And T Company, Inc. Electrode for electric double layer capacitor and method of fabrication thereof
JP2002273432A (ja) * 2001-03-23 2002-09-24 Kurita Water Ind Ltd 脱塩水製造装置および脱塩水製造方法
US7175783B2 (en) 2003-08-19 2007-02-13 Patrick Michael Curran Carbon electrode for use in aqueous electrochemical devices and method of preparation
US7492571B2 (en) 2004-04-02 2009-02-17 Linda Zhong Particles based electrodes and methods of making same
US20080023400A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Kloos Steven D Water treatment system and method with a continuous partial flow bypass path
US20080185294A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 General Electric Company Liquid management method and system
CN201099635Y (zh) * 2007-10-17 2008-08-13 南京中电联环保工程有限公司 电容式脱盐器
PL2070875T3 (pl) 2007-12-14 2017-03-31 Unilever N.V. Sposób wytwarzania elektrody do dejonizacji pojemnościowej oraz elektroda otrzymana wspomnianym sposobem
JP5207115B2 (ja) * 2007-12-19 2013-06-12 三浦工業株式会社 水処理システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020167782A1 (en) * 2001-04-18 2002-11-14 Andelman Marc D. Charge barrier flow-through capacitor
US20070284313A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Jae Bong Lee Submerged-type electrosorption-based water purification apparatus and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US20160362313A1 (en) 2016-12-15
CN103702945B (zh) 2015-11-25
US20140197033A1 (en) 2014-07-17
EP2739573A1 (en) 2014-06-11
JP2014521502A (ja) 2014-08-28
AU2012292237B2 (en) 2015-06-18
PE20140930A1 (es) 2014-07-19
AU2012292237A1 (en) 2014-02-06
CA2841916A1 (en) 2013-02-07
ES2616506T3 (es) 2017-06-13
WO2013017412A1 (en) 2013-02-07
BR112014002599A2 (pt) 2017-02-21
CL2014000230A1 (es) 2014-07-25
UA112085C2 (uk) 2016-07-25
KR20140051991A (ko) 2014-05-02
MX2014001387A (es) 2014-05-28
HUE031739T2 (en) 2017-07-28
PL2739573T3 (pl) 2017-06-30
JP5906317B2 (ja) 2016-04-20
CN103702945A (zh) 2014-04-02
MX350683B (es) 2017-09-13
HK1195048A1 (zh) 2014-10-31
EP2739573B1 (en) 2016-11-16
PT2739573T (pt) 2017-02-06
EA201400191A1 (ru) 2014-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA026258B1 (ru) Устройство и способ повышения извлечения деионизированной воды
EA016374B1 (ru) Электрод для емкостной деионизации
CN102196999B (zh) 用于纯化水性液体的方法和系统
US20080073288A1 (en) Multifunctional filtration and water purification systems
US20090255815A1 (en) Capacitive Deionization Using Hybrid Polar Electrodes
KR101479457B1 (ko) 통액형 캐패시터, 탈이온액 제조 장치 및 탈이온액의 제조 방법
KR20150084956A (ko) 축전 탈이온화를 위한 함침 전극, 그의 제조 방법 및 상기 전극을 사용한 장치
CN205151856U (zh) 一种电容去离子净水装置
US3236757A (en) Method and apparatus for reclamation of water
JPWO2017038220A1 (ja) 通液型キャパシタを用いた脱塩処理方法
UA113995C2 (xx) Спосіб очищення води з використанням ємнісної деіонізації
WO2016016313A1 (en) Operating an apparatus for removal of ions with warm and cold water
CN2764765Y (zh) 螺旋卷式电容性离子脱除装置
CN207391164U (zh) 一种油田综合废弃液处理设备
CN103112931B (zh) 降低液体电导率电离子置换处理装置
CN202625963U (zh) 电子水处理、复合介质膜一体化水净化设备
CN202643483U (zh) 一种焦化废水除盐装置
RU120645U1 (ru) Устройство для подготовки нефтепромысловых вод для системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений
RU2466102C1 (ru) Фильтр для очистки воды
CN110734171B (zh) 一种基于捞盐法的大规模敞开式循环除盐及储能装置
CN105366857A (zh) 光伏与市电互补的五种水处理方式一体化户用净水装置
RU153518U1 (ru) Электрохимический фильтр для очистки сточных вод

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU