TW201233636A - Methods of making a cell stack for an electrical purification apparatus - Google Patents

Description

201233636 六、發明說明： 與相關申請案之交又參考 本申請案在此聲明， 月擁有在2010年11月12曰提出 申0月之美國臨時專利φ 士主安 甲'月案序號No.61/413,021名稱為 又流電化學去離子裝置及製造其之方法」，及在2〇ιι 年7月21曰提出申請之美國臨時專利申請案序號 名稱為「模組化又流電透析農置及製造其 之方法」’在35U.S.C§ 11 9(e)下之優先權，每一申請案之 所有揭示内容在此援用作為參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種水處理之系統及方法，及製造用 於處理水之系統或設備的方法。尤其，本說明書係關於 使用電淨化設備之水處理系統及方法’及製造一用於處 理水之電淨化設備的方法。 【先前技術】

無。 【發明内容】 本說明書之一或多個形 設備之第一單元堆疊的方法 子交換薄膜之周圍的第一部 第一陰離子交換膜鎖固於第 有第一流體流路之第一隔室 子交換膜之周圍的第二部分 圍的第一部分，將第二陰離 態係關於製備一用於電淨化 。本方法可包括在第一陰離 刀及第一陽離子交換膜，將 一陽離子交換膜，以形成具 。本方法亦包括在第—陽離 及在第一陰離子交換膜之周 子交換膜鎖固於第一陽離子 201233636 交換膜，以在與第—流體流路 流體流路之第二隔室。每—個第==成。 構成且配置成提供第-陽離子交換膜、第：：：: 接觸。 乂換膜之母-個表面積㈣以上# 本說明書之其他形態係關於製備-用於電淨々 之早兀堆疊的方法。本方法可包括：肖著在 交換膜之周圍的第一部分及第— ^ 丨w離子父換膜，蔣 陽離子交換膜鎖固於第一陰離子交換膜而形成第 至，…共一第一間隔物組合，此第一間隔物組合 設置於第-陽離子交換膜與第—陰離子交換膜之間 -間隔物。本方法亦包括：#著在第二陽離子交換 周圍的第-部分及在第：陰離子交換膜，冑第二陰 交換膜鎖固於第二陽離子交換膜而形成第二隔室， 供一第二間隔物組合’此第二間隔物組合具有設置 二陰離子交換膜與第二陽離子交換膜之間的第二 物。本方法亦包括：藉著在第一陰離子交換膜之周 第二部分及在第二陽離子交換膜之周圍的一部分， 一間隔物組合鎖固於第二間隔物組合以提供一具有 隔物設置在第一間隔物組合與第二間隔物組合之間 疊組合，而形成第三隔室。每—個第一隔室及第二 可構成且配置成提供一與第三隔室中之流體流動方 同之流體流動的方向。 本說明書之又另一形態係提供—包括單元堆疊 淨化設備。此單元堆疊可包括··第一隔室，其包含 -第二 :之可 -交換 I流體 ，設備 離子 第一 一隔 具有 的第 膜之 離子 以提 於第 間隔 圍的 將第 一間 的堆 隔室 向不 的電 第一 一陰離子交換膜。 陽離子交換膜與第 接流體流動。此單 第一陰離子交換膜 陰離子交換膜與第 接流體流動。每一 成提供第一陽離子 離子交換膜之表面 另—形態係關於用 疊可包括：複數個 一個離子耗乏隔室 動的入口及出口。 與第一方向不同的 口。單元堆疊亦可 物。此阻塞間隔物 疊之稀釋流體流動 另一形態係關於一 包含交互的離子稀 每一個離子稀釋隔 流體流動。每一個 供朝與第一方向不 備可包括一第一電 離子交換膜。電淨 201233636 陽離子交換膜及第 配置成提供在第一 間朝第一方向的直 第一隔室，其包含 膜，以提供在第一 間朝第二方向的直 隔室可構成且配置 子交換膜及第二陽 接觸。 本說明書之又 元堆疊。此單元堆 離子濃縮隔室。每 方向之稀釋流體流 室可具有提供朝向 體流動的入口及出 堆疊令之阻塞間隔 φ於改變通過單元堆 至少一個的方向 本說明書之又 電淨化設備包括一 隔室的單元堆疊。 提供朝第一方向之 有構成且配置成提 體流動。電淨化設 堆疊之第一端的陰 第—隔室可構成且 一陰離子交換膜之 元堆疊亦可包括： 及第二陽離子交換 一陽離子交換膜之 個第一隔室及第二 父換膜、第一陰離 積8 5 %以上的流體 於電淨化設備的單 交互之離子耗乏及 可具有提供朝第一 每一個離子濃縮隔 第二方向之濃縮流 包括—定位在單元 可構成且配置成用 及濃縮流體流動中 種電淨化設備。此 釋隔室及離子濃縮 室可構成且配置成 離子濃縮隔室可具 同的第二方向之流 極，其相鄰在單元 化設備亦可包括一 201233636 第二電極’其相鄰在單元堆疊之] 膜。一阻塞間隔物可被定位在單元 置成重新引導流經電淨化設備之稀 體流動中至少一個’且防止在第一 的直接電流路徑。 在本說明書之又另一形態中， 水的來源之方法《本方法可包括設 疊的電淨化設備。此單元堆疊可包 1¾至及離子濃縮隔室。每一個離子 置成提供朝第一方向之流體流動。 可具有可構成且配置成提供朝與第 向之流體流動。每一個離子稀釋隔 構成且配置成提供大於離子稀釋隔 每一個的表面積8 5 %以上的流體接 將包含約 3 5 0 0 0 p p m的總可溶解鹽 化设備之一入口流體連接。本方法 φ 之出口與飲用使用點流體連接。 至少某些附圖以特別結構及幾 物、單元堆疊、及殼體。但是，本 別的結構及幾何形狀。例如，殼體 形狀，以使一或多個膜單元堆疊或 體内。例如，殼體可為圓柱形、多 形。關於膜單元堆疊及模組組件， 組件可被鎖固到殼體的話，任何適 受。例如，膜或間隔物可為矩形。 客一端的1¼離子交換 堆疊中且係構成及配 釋流體流動及濃縮流 電極與第二電極之間 提供一種提供可飲用 置一種含有一單元堆 含：交互的離子稀釋 稀釋隔室可構成且配 每一個離子濃縮隔室 一方向不同的第二方 室及離子濃縮隔室可 室及離子濃縮隔室之 觸。本方法可更包括 之海水進給流與電淨 另包括使電淨化設備 何形狀顯示膜、間隔 發明並不限於此等特 可為任何適當的幾何 模組組件可鎖固在殼 邊形、正方形、或矩 只要單元堆疊或模組 當的幾何形狀皆可接 在某些實施例中，並 201233636 不需要殼體。腺；5 γ 何形狀，以使：==:形狀可為任何適當的幾 些實施例中，=ΓΓ固到單元堆疊内。在某 點。例如，=式夕加& + 、疋數目的角落或頂 到殼體。在茅此f f ^ 來將早凡堆疊鎖固 牡系些貫知例中，可選擇殼體、 及間隔物之任何一個的幾何形狀、、、 操作參數。例如，間隔物可為非對稱設備之 縮流動之間的流量之差異。 谷扁稀釋及濃 【實施方式】 使用電場來淨化流體的裝置_ 解離子物種(一)之水及其他液體:依此； 的兩種型態之裝置係電去離子及電透析=式處理水 中除Π=Γ)係使用電活性媒介及-電位從水 影響離子輸送。電活性媒介一電離的物種，以 叙用於交互地收集及送出 子取代機5構_ W物種’且在某些情況中，藉離子或電 進離子的輸送’此輸送可為連續性， …久或暫時電荷的電化學活性媒介，且能整 比、斷續、連續、及/或均勻地以逆極 裝置可操作以促進一或多 m呆作。細 能的雷介Μ拓處 /、粗叹叶用以達到或強化性 如半透7¾二,…’此等電化學裝置可包括電活性膜， 擇透過離子交換或雙極膜。連續電去離 二在T: 技術中熟知的edi裝置，其係水淨 可在離子父換材料連續地再補充下可連續地進行。 CEDI技術可包含如連續去離子、 充真電池電透析、或電 201233636 透析。在控制的電壓及鹽度之狀況下，在cedi系統中 水分，了分裂以產生氫或水合氫（hydr〇nium)離'子或物 種及氫氧或羥離子或物種，其等在裝置中可再生離子六 換媒介，因而從其等促進所捕獲物種之釋放。依此方式1 被處理的水流可連續地淨化而不需要離子交換樹脂 學的再補充。 電透析（ED)裝置除了 ED裝置一般並不在膜之間包 s電活性媒介之外，其係在與CEDI之類似原理下操作。 φ由於缺少電活性媒介，ED之操作由於提高的電阻而可妒 在低鹽度之進水上受阻礙。而且，因為在高鹽度進給^ 的ED之操作會造成提高的電流耗乏，ε〇設備至目前係 最有效地使用在中鹽度的水源上。在ED基系統中，因 為沒有電活性媒介，分裂水沒有效率且一般避免在此架 構中操作。 在CEDI及ED裝置中，複數個相鄰之電池或隔室通 常藉選擇性透過之膜分隔，此選擇性透過膜允許帶正電 鲁或帶負電物種通過，但一般不許兩種通過。在此裝置中， :釋或耗乏隔室通常介入有濃縮隔室。當水流過耗乏隔 至時，電離及其他帶電物種4常在士口 DC t場的電場之 ，響下被拉入濃縮隔室中。帶正電物種被拉往通常位於 多個耗乏及濃縮隔室之堆疊的—端之陰極，而帶負電物 種同樣地被拉往此裝置通常位於諸隔室之堆疊的相對端 之陽極。兩電極通常被容納在電解液隔室中，通常此電 解液隔室局部地隔絕與耗乏及/或濃縮隔室之流體連 通。-旦在濃縮隔室中，帶電物種通常被至少局部形成 201233636 濃縮隔室之選擇性透過膜的障壁捕獲。例如，由藉陰離 子選擇膜移出濃縮隔室之陽離子通常被防止進一步移向 陰極。一旦在濃縮隔室中被捕獲時，被捕獲的帶電物種 可在濃細流中被移除。 在CEDI及ED裝置中，DC電場通常從被施加到電 極（陽或正極，及陰或負極）上之電壓源及電流被施加到 電池。電壓及電流源（總稱「電源」）本身被許多如ac電 源或例如被太陽能、風、或波浪動力之能源所驅動。在 φ電極/液體介面，產生電化學半電池反應，其可啟動及/ 或促進離子轉移通過膜及隔室。在電極/液體介面產生之 此=體電化學反應可藉容納電極組合之特定隔室中的鹽 之濃度而被控制到某個程度。例如’對氣化鈉濃度高的 陽極電解液隔室之進給會產生氣氣及氫離子，而對陰極 電解液隔室之進給會產生氫氣及氫氧離子。通常，在陽 極電解液隔室產生的氫離子會與自由陰離子如氣離子相 聯，以保持電荷中性且造出氯化氫酸溶液，且類似地， #在陰極電解、液隔室產生的氫氧離子會與自Φ陽離子如鈉 =子締〇，以保持電荷中性且造出氫氧化鈉溶液。電極 隔至之反應產物如產生的氣氣及氫氧化鈉可被使用於製 程中作為需要的消毒用途、膜清潔及去污之用途、及^ 調整用途。 μ 板框及螺旋纏繞之設計已被使用在不同型式之電化 學去離子裝置，其包含但不限制於電透析（ED)及電去離 f (EDI)裝置。市場上可取得的ED裝置通常係板框設 十而EDI敕置則有板框及螺旋結構兩者可用。 201233636 本發明係關於可電淨化出 裝置，及關於製造且使：：：可包含在—殼體中之 或其他流體進入淨化裝置方法待冷化的液體 處理，以產生-消除離=備’且在電場的影響下被 a A % 液體。來自於進入液體的物 ΓίίΓ: 濃縮液體。亦可被稱為電化學分 :系統或電化學分離裝置的電淨化設備之構件，可使用 各種的技術來裝配’以達到最佳的設備之操作。 在本發明之某些實施例一 她j 種方法被提供用來鎖 固離子交換膜及選擇性的Μ 頌 ^ ^ , 以產生用於電淨化設 備之膜早70堆疊。此方法 了知仏用於鎖固多個陰離子交 換膜及陽離子交換膜以使 又用在如又流（cross-fl〇w)雷读 析裝置的電淨化設備中。 ）透 μ在本文之某些實施例中’提供-種製備用於電淨化 設備之第一單元堆疊的方法 扪万去此方法可包括將第一離子 交換膜鎖固到第二離子夺施描 于父換膜^ —間隔物可被定位在第 一離子交換膜與第二離旱呑祕时 ^ 人m y- ^ 父換膜之間以形成一間隔物組 δ 。虽使用在一電淨化讯 ^ ^ „ 化认備中犄，此間隔物組合形成可 ,^ 丨同至。複數個離子交換膜可彼此互 相鎖固以提供一系列之陆6 ^ j攸此互 至。在某些實施例中，可構成 複數個間隔物組合且間 稱成 及間h物組合可彼此互相鎖固。— 隔物可被定位在每一個鬥阻从z X 间 個間搞物組合之間。依此方式， 於電淨化設備之一系列卩s玄π 1#丄 、用 _ j隔至可被構成以容許流體在每— 個隔室中朝一或多個方向流動。 、可被疋位在隔至内的間隔物可提供隔室之構造且形 成隔至且在某』例中可協助引導流體流過隔室。間隔 -10- 201233636 物可由聚合材料或可在隔室 之其他材料製成。在某些實 置成重新引導或重新分配在 例中，間隔物可包括一網孔 容許所要的流體流過隔室。 中容許所要結構及流體流動 施例中’間隔物可構成且配 隔室内的流體流動》在某些 狀或筛網材料以提供結構且 依照-或多個實施例，電化學分離系統的效率可被 改善。電流損失係無效率的一個潛在來源。在某些實施 例1 ’如&些包含叉流設計有關者，必須對付電流沒漏 • : /曰在I·生。電流效率可定義為離子從稀釋流移動到濃縮 心中之有效電流百分比❶電流無效率的各種源頭可能存 在於電化學分離系統或電淨化設備令。一個潛在之無效 率源頭可包含由於流經稀釋及濃縮人口及出D歧管而旁 通電池對（成對的鄰接濃縮及稀釋隔室）的電流。開放的 及出口歧管可與流體隔室作流體連通且減少在每一 流路：的壓力降。從一個電極到另一個電極之部分電流 可能藉流、_放區域而旁通電池對之堆疊。旁通電流降 φ低電机效率且提高能源耗乏。另_無效率之源頭可包含 由於離子父換膜之不完全透過而從濃縮流進入稀釋流的 離子。在某些實施例中，與裝置中膜及筛網之密封及裝 瓶有關的技術可促進電流洩漏之減少。 、 β在一或多個實施例中，通過單元堆疊之旁通路可被 才呆縱，以促進沿著通過單元堆疊的直接路徑之電流以 改善電流效率。在某些實施例中，電化學分離裝置或電 爭化。又備可構成且配置成使一或多個旁通路徑比通=一 單兀•堆疊的直接路徑更曲折。在至少某些實施例中，電 -11- 201233636 化學分離裝置或電淨化設備可構成且配置成使一 η夕 旁通路比通過一單元堆疊的直接路徑存或夕個 I 丁 π平乂阿的 在包含一模組化系統之某些實施例中，個別之 。

可構成用於促進電流效率。模組組件可構成且=組組件 供-有助於電流效率的電流旁通路徑…限 例中，一模組組件可包含被構成促進電流效率的—歧敦 系統及/或一流動分配系統。在至少某些實施例中，: 電7學分離單元中圍住—單元堆疊的框架可構成且以 成提供一預定的電流旁通路。在某些實施例中，在電化 予分離裝置中促進一多通(multi_pass)流動的結構可促進 降低電流洩漏。在至少某些非限制的實施例十，閉塞骐 或間隔物可插入模組組件之間’用於引導稀釋及/或&縮 流進入多通流動結構’以改善電流效率。在某些實施例 ^可達成至少約6 0 %之電流效率。在其他實施例中， 可達成至少約70%之電流效率。在更其他實施例中，可 達成至；>、約8 〇 %之電流效率。在至少某些實施例中，可 達成至少約85%之電流效率。 1隔物可構成且配置成重新引導流體流動及電流中 至 >、個以改善電流效率。間隔物亦可構成且配置成在 電淨化設備中造成多個流體流動階段。間隔物可包括一 固體。卩以朝一特定方向重新引導流體流動。固體部亦可 新引導电流朝一特定方向流動，且防止在電淨化設備 中陽極秦一陰極之間的直接路徑。包含一固體部之間 隔物可被稱為一阻塞間隔物。阻塞間隔物可定位在一單 一隹疊中’或可定位在第一單元堆疊或第一模組組件與 -12- 201233636 第一單元堆疊或第二模組組件之間。 在某些實施例中’彼此互相鎖固在一起的複數個離 子交換膜可在陽離子交換膜與陰離子交換膜之間交互， 以提供一系列的離子稀釋隔室及離子濃縮隔室。 膜之幾何形狀可為任何適當之幾何形狀使得膜可 被鎖固在單元堆疊中。在某些實施例中，在單元堆疊上 角部或頂點的特定數目可為所需的，以便適當地將單元 堆疊鎖固錢體中。在某些實施例中，特定的膜能具有 與單元堆疊之其他膜不同的幾何形狀。膜之幾何形狀可 選擇成協助膜中至少—個被鎖固到其他個，以將間隔物 鎖固單元堆疊中、將膜制模組組件内、將膜鎖固在一 支樓結構内、將如單元堆疊之—群膜鎖固到—殼體、及 將一模組組件鎖固到一殼體内。 膜 或間隔 為膜、 被選定 分可提 在 括：在 第一部 膜，以 包括： 離子交 固到第 、間隔物、及間隔物組合可被鎖固在膜、間隔物、 物組合之周圍或邊緣的—部分。關的—部分可 間隔物，隔物組合之一連續或非連續長度。 來鎖固膜、間隔物、或間隔物組合的周圍之—部 供-界線或邊界，用以朝預定方向引導流體流動。 某些實施例中，一種製備單元堆疊的方法可包 '陰離子交換膜及第一陽離子交換膜之周圍的 分，將第一陰離子交換膜鎖固至,^第一陽離子交換 形成具有第—流體流路之第—隔室。本方法可另 在第一陽離子交換膜之周圍的第二部分及第二陰 換膜之周圍的第一部分，將第二陰離子交換膜鎖 一陽離子交換膜，以形成具有方向與第一流體流 -13-

201233636 路不同之第二流體流路的第二隔室。 第一流體流路及第二流體流路可藉彼此互相 一起的離子交換膜之周圍的部分而選擇或提供。 一流體流路作為沿〇°軸運行之方向時，第二流體 朝向大於0°且小於360°的任何角度之方向運行。 明某些實施例中，第二流體流路可朝 90°或垂直 流體流路運行。在其他實施例中，第二流體流路 一流體流路以1 8 0。運行。在另一實施例中，第一 φ 路能朝0°的方向運行。第二流體流路能以60°運 第三流體流路能以1 20°運行。第四流體流路能朝 向運行。 若額外的離子交換膜被鎖固到單元堆疊以提 的隔室時，在這些額外的隔室中之流體流路可與 體流路及第二流體流路相同或不同。在某些實施 在每一個隔室中之流體流路係在第一流體流路與 體流路之間交互。例如，在第一隔室中之第一流 能朝0°的方向運行。在第二隔室中之第二流體流 90。的方向運行，且第三隔室中之第三流體流路ί 的方向運行。在某些例中，朝第一方向運行的第 流路及朝第二方向運行的第二流體流路可被稱為 淨化。 在其他實施例中，在每一個隔室中之流體流 序地在第一流體流路、第二流體流路、及第三流 之間交互。例如，在第一隔室中之第一流體流路 的方向運行。在第二隔室中之第二流體流路能朝 鎖固在 使用第 流路可 在本發 於第一 可對第 流體流 行，且 0°的方 供額外 第一流 例中， 第二流 體流路 路能朝 朝〇〇 一流體 叉流電 路係依 體流路 能朝0° 30〇的 -14- 201233636 方向運.行，且第三隔室中之第三流體流路能朝90°的方 向運行。在第四隔室中之第四流體流路能朝0。的方向運 行。在其他實施例中，第一隔室中之第一流體流路能朝 〇。的方向運行。在第二隔室中之第二流體流路能朝60° 的方向運行，且第三隔室中之第三流體流路能朝12〇°的 方向運行。在第四隔室中之第四流體流路能朝〇°的方向 運行β 在本發明之某些實施例中，在隔室内之流動可被調 Φ 整、重新分配、或重新引導，以提供流體與隔室内之膜 表面更大的接觸。隔室可構成及配置成重新分配在隔室 内之流體流動。隔室能具有阻礙物、突起、凸出部、凸 緣、或擋板，其等可提供一結構來重新分配通過隔室的 流動’此將另敘述於後。在某些實施例中，阻礙物、突 起、凸出部、凸緣、或擋板可被稱為流動重新分配器。 用於電淨化設備之單元堆疊中的每一個隔室可構成 一預定之表面積或膜利用百分

以達到一可靠且穩定的密 且配置成為流體接觸提供一 比。據發現，較大的膜之利 大的效率。達成較大之膜利 乏、設備的妨，丨、爱黧Γ5；、 -15- 201233636 封’而容許電淨化設備有最佳的運轉且在設備中無負面 的洩=，且可使膜在使用的過程中維持大的表面積。 密封可藉任何適宜用於確保膜間之耦合的手段來達 成’：提供通過由膜形成的隔室之所需的流體流路。例 如’饮封可藉黏著劑、由雷射或超音波熔接之熱結合來 達成，或者利用在鄰接的膜及/或間隔物上陽性及陰性 ，並藉著輕合或互鎖來達成。在某些例中，為了構建膜 單元堆疊’多個間隔物組合被構成且以黏著劑塗布於各 間：物組合之周圍的部分而結合或鎖固在一起。間隔物 被定位於鎖固在一起的每一個間隔物組合之間。在某些 例中，間隔物組合可在每一個間隔物組合之周圍的二； 分彼=互相鎖固，以提供具有至少兩個流體流路之複數 個隔室。例如，間隔物組合可彼此互相鎖固以提供呈有 朝第一方向之流體流路的第1室及具有朝第二方^ 流體流路的第二隔室。可使用熱結合或機械互鎖特徵取 代黏著劑以提供隔室。 在本發明之某些實施例中，—種製備用於電淨化机 備之單元堆疊的方法包括形成隔室。第_隔室可藉心 子交換膜彼此互相鎖固以提供具有安裝在離子 間的第-間隔物之第一間隔物組合而形成。例如，、第一 陽離子交換膜可在第一陽離子交換膜之周圍的第一部分 及第一陰離子交換膜被鎖固到第一陰離子交換膜，以二 供具有設置在第一陽離子交換膜與第一陰離子交 間的第一間隔物之第一間隔物組合。 、、 第二隔室可藉使離子交換膜彼此互相鎖固以提供具 -16-

201233636 有安裝在離子交換膜之間的第二間隔物之第二間隔物 合而形成。例如，第二陰離子交換膜可在第二陽離子 換膜之周圍的第一部分及第二陰離子交換膜被鎖固到 二陽離子交換膜，以提供具有設置在第二陰離子交換 與第二陽離子交換膜之間的第二間隔物之第二間隔物 合。 第三隔室可藉著將第一間隔物組合鎖固到第二間 物組合及藉著將間隔物定位在其等之間而形成在第一 室與第二隔室之間。例如，第一間隔物組合可在第一 離子交換膜之周圍的第二部分及在第二陰離子交換膜 周圍的一部分被鎖固到第二間隔物組合，以提供具有 置在第一間隔物與第二間隔物之間的單元堆疊組合。 每一個第一隔室及第二隔室可構成且配置成提供 第三隔室中之流體流動方向不同的流體流動方向。 如，在第三隔室中之流體流動能以〇°運行。在第一隔 中之流體流動能以30°運行，且第二隔室之流體流動 以和第一隔室相同的角度（30°)或以另外如 120°之角 運行。在另一例中，在第一隔室中之流體流動能以0° 行。在第三隔室中之流體流動能以60。運行，且第二 室之流體流動能以1 20°之角度運行。在第四隔室中之 體流動能以0°運行。 本方法另包括將組合後之單元堆疊鎖固到一殼 中 〇 依照一或多個實施例，一電化學分離系統或電淨 設備係為模組化。每一模組組件通常有作為一整體電 組 交 第 膜 組 隔 隔 陽 之 設 與 例 室 能 度 運 隔 流 體 化 化 -17- 201233636 學分離系統之子區塊。—根 俱組組件可包含任兩 之電池對。在某些實施例 斤*數目 數目取決於在分離裝置中 電池對的 旦甘 、 電池對及通過道次的總數 里、’、可取决於當測試交又洩漏及其他性能护準 可接受之不良率而埶社人3山壯+ 性此私準時以

a "、、、，。D且肷裝在框架中的電池對之I 目。此數目可根據製造程序之統計分析， 十：數 改善時可提高。在某此非 田耘序控制 件可包含約50個電池對。 模、·且組

統之前可個㈣組合且進行如㈣、 又= 裝在-框架中作為Ϊ:例中，一單元堆叠可被安 糸中作為—可破獨立測試的模組組件 數個模組组件可组人力 '、後複 -整體預定數目之電池對。在某些實施針，一= =常包含1第-模組組件裝設在第二模組組件：方 :第：模組組件裝設在第一及第二模組組件上，… 地取侍複數個所要數目 .^ 是 <棋組組件。在某些實施例中， 、’且&或個別之模組組件可被嵌入-用於操作之壓力容 二將閉塞膜及/或間隔物裝設在模組組件之間或在模： 間及成本之節省來改盖: 方法可依時 Q I k性。模組化亦可藉容許個別 、、’且組件之診斷、隔絕、移除及置換而方便系統的 個別模組組件可包含歧管連接及流動分配系統，以方 電化予77離過程。㈤別模組組件可彼此互相作流體 通，及與中央歧管及與整體電化學分離過程有 系統作流體連通。 ’、他 -18- 201233636 早元堆叠可被鎖固在一包含—人 管的框架或支撐結構中，以提供—歧s及一出口歧 組組件可被鎖固在一殼體中。模組組件:後此核 組合或角部支件，以將模組組件鎖匕3 -托架 組件可被鎖固到殼體内。一戈多個 ^ 。第二模組 次夕個額外的模組組件亦 被鎖固到殼體内。在本文之某此會 1千丌了 物可安裝在第一模組組件與第-槿έΒ ^ 的塞間隔 χ、乐—杈組組件之間。 一流動再分配器可存在單元堆

*豐之一或多個 中。在組合單元堆疊時，在單元堆 〒之 離子交換膜 的周圍之第一部分可構成且配置成與 、、 ι取興一鄰接之離子離 交換膜的周圍之第一部分互鎖。在宜 頭在某些例中，在單元堆 疊中之一第一間隔物的周圍之第一邱 禾分可構成且配置成 與鄰接之間隔物的周圍之第一部分互鎖。 在本文之某些實施例中，提供一包括單元堆疊之電 淨化設備。電淨化設備可包括含有離子交換膜之第一隔 至且可構成及配置成提供在離子交換膜之間朝第一方向 的直接流體流動。電淨化設備亦可包括含有離子交換膜 之第二隔室且可構成及配置成提供朝第二方向的直接流 體流動。每一個第一隔室及第二隔室可構成及配置成提 供一預定百分比之膜利用的表面積供流體接觸。在某些 貫施例中，可達成之膜利用係大於6 5 %。在其他實施例 中，可達成之膜利用係大於75%。在某些其他實施例中， 可達成之膜利用係大於85%。膜之利用至少局部係視用 於將每一個膜彼此互相鎖固的方法及間隔物之設計而 定。為了取得預定之膜利用，可選擇適宜的鎖固技術及 -19 - 201233636 構件以達成可靠且穩定的密封’其容許電淨化設備之 佳操作而不致在設備中產生洩漏’且維持在的過程中 能被使用的大表面積。 例如，可提供一包括單元堆疊之電淨化設備。電 化設備可包括含有第一陽離子交換膜及第一陰離子交 膜之第一隔室，此第一隔室可構成且配置成提供在第 陽離子交換膜及第一陰離子交換膜之間朝第一方向的 接流體流動。電淨化設備亦可包括含有第一陰離子交 φ膜及第二陽離子交換膜之第二隔室，以提供在第一陰 子交換膜及第二陽離子交換膜之間朝第二方向的直接 體流動。第一隔室及第二隔室之每一個可構成且配置 提供一預定之膜利用，例如第一陽離子交換膜、第一 離子交換膜及第二陽離子交換膜之大於85 %表面積的 體接觸。第一隔室及第二隔室中至少一個可包含一間 物，其可為閉塞間隔物。 朝第一方向及第二方向的直接流體流動可藉隔室 φ構成及配置來選擇且提供。使用流體流動之第一方向 為沿0°軸運行的方向時，流體流動之第二方向能以大 0。但小於3 6 0。的任何角度運行。在本文之某些實施 中，流體流動之第二方向係為90。之角度或垂直於流 流動之第一方向。在其他實施例中’流體流動之第二 向係相對於流體流動之第一方向為8 0 °之角度。若額 之離子交換膜被鎖固到單元堆疊以提供額外的隔室時 在此等額外隔室中之流體流動的方向可為與流體流動 第一方向及流體流動之第二方向相同或不同。在某些 最 膜 淨 換 直 換 離 流 成 陰 流 隔 之 作 於 例 體 方 外 之 實 -20- 201233636 施例中’在每一個隔室中之流體流動的方向係在流體流 動之第一方向與流體流動之第二方向之間交互。例如， 流體流動之第一方向可朝〇。的方向運行。流體流動之第 一方向可朝90。的方向運行，且在第三隔室中之流體流 動的第三方向可朝〇。的方向運行。 包含單元堆疊之電淨化設備可另包含一包圍單元堆 疊的殼體，使單元堆疊之周圍的至少一部分被鎖固到殼 體。框架可定位在殼體與單元堆疊之間以在殼體中提供 Φ第一模組組件。一流動重新分配器可存在單元堆疊之一 或多個隔室中。至少一個隔室係構成且配置成提供在隔 室内之逆轉流動。 在本文之某些實施例中，提供用於電淨化設備之單 兀堆疊。單元堆疊提供複數個交互的離子耗除及離子濃 縮隔室。每一個離子耗乏隔室可具有提供朝第一方向之 稀釋流體流動的入口及出口。每一個離子濃縮隔室可具 有朝與第一方向不同的第二方向之濃縮流體流動的入口 φ及出口。一間隔物被定位在單元堆疊中。此間隔物可提 供隔室之結構且形成隔室，且在某些例中，可協助引導 流體流過隔室。間隔物可為一閉塞間隔物，其係構成且 配置成重新引導流體流動及電流中至少一個通過單元堆 疊。如已討論者，閉塞間隔物可降低或防止電淨化設備 中之電流無效率。 在本文之某些實施例中，提供一電淨化設備。此設 備可包括一包含交互的離子稀#隔室及離子濃縮隔室= 單元堆疊。每-個離子稀釋隔室係構成且配置成提供朝 -21- 201233636 第二方向之流體流動。每一個離子濃縮隔室可構成 置成提仏朝肖第一方向不同的第=方向 < 流體流動 淨化設備亦包括與在單元堆疊之第一端的第一離子 膜㈣之第-電極，及與在單元堆疊之第二端的第 子乂換膜相郇之第二電極。每一個第一離子交換膜 離子父換膜可為—陰離子交換膜或—陽離子交換 例=，第一離子交換膜可為一陰離子交換膜，且第 子乂換膜可為—陽離子交換膜。此設備另包括一閉 隔物’其疋位在單元堆疊中且構成及配置成重新引 過電淨4匕叹備（稀釋流體流動&濃縮流體流動中至 個，且防止在第一電極與第二電極之間的直接電 徑。如上述，閉塞間隔物可構成及配置成降低在電 設備中之電流無效率。 用於電淨化設備之單元堆疊可封閉在一殼體中 單7G堆疊之周圍的至少一部分被鎖固在殼體。一框 定位在殼體與單元堆疊之間，以在殼體中提供一模 件。第二模組組件亦可被鎖固在殼體内。一閉塞間 亦可定位在第一模組組件與第二模組組件之間。一 重新分配器可存在單元堆疊之一或多個隔室内。至 個隔至可構成及配置成提供在隔室内之逆轉流動。 架組合可被定位在框架與殼體之間，以提供對模組 之支撐且將模組組件鎖固在殼體内。 在本文之某些實施例中，離子交換膜之周圍的 分或在單元堆疊中的間隔物能以一材料處理或塗佈 提供與如黏著劑之鎖固材料及單元堆疊之構件的強 且配 。電 交換 二離 及第 膜。 二離 塞間 導通 少一 流路 淨化 ，且 架被 組組 隔物 流動 少一 一托 組件 —部 ，以 化且 -22-

201233636 穩固之結合。一密封帶可設置在間隔物、膜、或兩 以提供一連續表面，黏著劑可塗布在此表面上以 及陽離子交換膜之離子交換膜。此密封帶亦可提 之周圍的支撐。密封帶可防止或消除黏著劑之濕 著劑被抽吸’因而可減少用於鎖固間隔物及膜在 點著劑用量。基於使用較少的黏著劑，此密封帶 於較大的膜利用。在某些例中，此密封帶可藉射出 壓縮成型、塗佈等而施加到間隔物。 第1圖顯示一間隔物組合1 〇，其包括陽離子 100、間隔物104、及陰離子交換膜102。間隔物 為 師網間隔物，其容許黏著劑1 〇 6被塗佈。膜 著劑或藉熱結合技術’如雷射、振動、或超音波 σ著兩相對的邊緣密封。廣範圍之黏著劑可使用 縫，包含具脂肪族、環脂肪族、及芳香胺固化劑 酸能的環氧樹脂，下面將更詳細說明。當黏著劑 至J膜電池的膠合線時’若黏著劑主要保持在預定 線上時將很有利。若黏度太低的話，黏著劑將從 跑出或滴落。若黏著劑之黏度太高的話，將黏著 會變成困難。 若間隔物為篩網的話’其可被封在黏著劑内 劑亦結合兩個相鄰的膜。 第2 H顯示一間隔物組合2〇，其包括陽離子 、間隔物204、及陰離子交換膜202。間隔物 隔陽離子交換膜200及陰離子交換膜2〇2，且當 從入口側208流到出口側21 〇時，可界定流動隔 者上， 接合陰 供對膜 透或黏 一起的 亦有助 成型、 交換膜 104可 可藉黏 熔接而 在膜側 及胺曱 被塗佈 的膠合 膠合線 劑塗開 ，黏著 交換膜 204分 液體流 室及強 -23- 201233636 化混合及質量傳遞。 第3圖顯示由間隔物304分隔的第-間隔物組合30 及第一 :B:隔物組合32。兩個組合藉黏著劑306結合在一 起’ I:著齊"06沿著垂直於已密封在組合中之邊緣的兩 平打邊緣塗佈。間隔物3〇4 j j u 4板爽在兩個組合之間界定 二流動流之流動通道，其方向係垂直於流經兩個組合之 流體流，如箭號所示。

被當壓縮時產生的膜單元堆疊係顯示於第4圖中。 如圖示’第—間隔物組合4〇及第二間隔物組合 互相鎖固’具有間隔物4〇4定位在兩個間隔物袓人之 間。通過每一個間隔物組合4…2之流路可朝第：方 向前往’而通過在兩個間隔物組合之間界定的隔… 路可朝第二方向前往，如第4圖之箭號所示。 " 朝第-方向的流體流動可為—稀釋流且朝第二方向 的流體流動可為一道始. 助μ m在某些實施例中，由於施加 電場逆轉能使流動逆轉的功能，故藉著使極性逆轉之使 用可使朝第；ίτ向的流體流動轉換為一濃縮流，且朝 第二方向的流體流動轉換為一稀釋流。 被間隔物分隔的吝/{面ρ弓g 4 λ 刀間〜夕個間隔物組合可被鎖固在一起， 以形成電池對之堆疊或膜單元堆疊。 本文之電淨化設備可另包含一包圍單元堆疊的殼 體。單元堆疊之周圍的至少一部分可鎖固到殼體。一框 架或支撐結構可被定位在殼體與單元堆疊之間，以對單 元堆疊提供額外的支撐。框架亦包含入口歧管及出口歧 管，其等可使流體流入單元堆疊及從單元堆疊流出。框 -24- 201233636 架及單元堆疊一起可提供一電淨化設備模組組件。電淨 化設備可另包括一組單位被鎖固在殼體内的第二模組組 件。一間隔物，例如一閉塞間隔物可被定位在第一模組 組件與第二模組組件之間。一第一電極可定位在第一模 組組件之端部，其與第二模組組件連通的端部相對。一 第二電極可被定位在第二模組組件之端部，其與第一模 組組件連通的端部相對。 一托架組合可被定位在第一模組組件、第二模組組 φ件、或兩者的框架與殼體之間。托架組合可提供對模組 組件之支撐且提供對殼體之穩定的附接。 在本文之貫施例中，電淨化設備可藉著將一膜單 元堆疊定位到一殼體或容器中而被組裝。端板可被設置 在單元堆疊之每一端。黏著劑可被塗布，以將單元堆疊 之周圍的至少一部分密封到殼體之内壁。 第5圖顯示一實施例，其中單元堆疊516藉殼體518 匕圍々而板5 1 2係以繫棒5丨4而拉在一起。繫棒5丨4係 φ由非金屬套筒而與流體流隔離。若端板512為金屬則一 非金屬端塊520可在每_端被嵌入於單元堆疊516與端 =5 12之間。端塊52〇支撐電極且將液體流與端板隔離。 ^棒套筒之端部藉0形環而密封抵住端塊520。或者， 端板一520可為非金屬’則不再需要分離的端塊。如第$ 圖所示，端板520可藉螺检或螺桿522及螺帽524固定。 第圖所示’食而板62〇可藉凸緣649固定。如第7圖 二而板720可藉夾具728如⑧式夾具固定。 在本文之某些實施例中，繫棒可位於殼體之外側。 -25- 201233636 在本文之某些其他實施例中 部的溝槽中的分段環或卡王袁 藉黏著劑而接合到殼體。 ’端板可藉插入在殼體之端 被鎖固在殼體中。端板亦可 一金屬端板可例如蕻槐从 j猎機械加工或鑄造而製成。非金 屬端塊或端板可藉例如播姑1 „ 機械加塑膠塊或藉射出成型 而製造。 端塊/端板被鎖固到殼體 密封到殼體且將兩個流體 。殼體係被定向為縱軸呈

一旦堆《被定位至殼體且 時，黏著劑可被塗布以將堆疊 流之入口及出口歧管彼此隔離 水平。 如下面將更詳細說明者，將膜單元堆疊鎖固在殼體 :之黏著劑的性質係與將膜彼此互相鎖固在一起以形成 單7C堆疊之黏著劑的性質不同。為了將膜單元堆疊鎖固 在敌體中，黏著劑之黏度必須為低。可接受的黏度可藉 添加反應性稀釋劑到混合後的黏著劑中而達成。稀釋劑 之主要功能在減少其黏度，以使其容易混合或改善塗布 性質。較低的黏度在達成一適當的黏著劑以對一多孔性 基板有較大的穿透且對非多孔性表面的濕潤亦很重要。 稀釋劑可為一縮水乙峻（dig丨yCidyi ether)、苯基二縮水甘 /由鱗（diglycidyl phenyl diglycidyl ether)及其他。 膜電池流動隔室可為約0.33mm至〇.46mm厚，在某 些例中，灌封可為無空氣者。用於鎖固單元堆疊到殼體 的灌封彈性體（黏著劑）必須比用於使膜彼此互相鎖固的 側縫更具剛性；這是因為灌封必須具有足夠的機械強度 以支撐膜單元堆疊的重量之故。在某些實施例中，可期 -26- 201233636 望灌封在進給流動壓力下不變形。 殼體被定向為縱軸呈水平。第8圖顯示塗布黏 806以將單元堆疊8丨6鎖固在殼體8丨8中的方法。 818可被轉動以使單元堆疊816之周圍在底部。單元 疊8 16之周圍在本實施例中係角部83〇。低黏度的黏 劑806被注入殼體818内且聚存在底部。射入口可位 與單元堆疊816之周圍重合處，其可整倂在殼體818 以方便黏著劑806被注入到殼體8 1 8内，以將單元堆 816之角部830密封到殼體818。在黏著劑8〇6定型 後，殼體818可被轉動90。直到下一個角部在底部為止 黏著過程被重複進行直到單元堆疊816之所有所要的 圍已被松封或鎖固為止。表面製備以改善殼體對堆疊 圍的密封可包含將表面分裂且提高表面積以強化黏着 合的技術。例如，表面製備可包括化學、機械、電氣 或熱表面製備，及其等之結合。此可包含如化學蝕刻 機械粗化。 殼體例如可藉壓製造，以提供一幾何形狀用於協 將單元堆疊鎖固到殼體。例如，一或多個溝槽可在殼 中產生使知黏著劑可含在所界定的區域用以容納單元 疊之周圍。如第9圖所示，提供殼體918，其具有裝 形邊的溝槽932，以提供將置放黏著劑9〇6的儲槽。 在本文之另一實施例中，提供一種塗布黏著劑的 法’包括朝一個方向慢慢地轉動殼體，而一黏著劑受 制的量被注入到殼體内。黏著劑連續地流向最低點且 成連續的薄層’其可定型以形成一位在殼體内側壁四 .劑 :體 堆 著 在 内 疊 之 〇 周 周 接 > 或 助 體 堆 扇 方 控 形 周 -27- 201233636 的抗封％。壞的厚度可終 在本文之另—實施例 法，包括朝一個方向快速 制的量在一或多個點被注 力抵住殼體之内側壁1當 本文中提供一種包含 注入一黏著劑1 〇 〇 6受控 例係顯示在第1 〇圖中。 另外加入的黏著劑而增加。 中’提供一種塗布黏著劑的方 地轉動殼體，而一黏著劑受控 入到殼體内。黏著劑可藉離心 其定型時可形成一密封環。 朝一個方向轉動殼體1018.並 制的量到殼體中的方法之實施

在本文之另一實施例中，一電淨化設備可藉使用模 具而以黏著劑密封單元堆叠之周圍的一部分。單元堆疊 可嵌入叙體中’且然後以在單元堆疊之每一端的端板壓 縮。然後’可塗布黏著劑以將單元堆疊的周圍密封到殼 體之内侧壁。 如第11圖所不，一單元堆疊之周圍，在此例中為單 元堆疊1116之角部1130,可被嵌入模具1134中。一低 黏度黏著劑1106可被倒入模具1134中並使其定型。然 φ後單元堆疊被轉動以密封周圍之其他部分，如第i 2圖所 示’其中黏著劑1206被顯示在單元堆疊ι216之每一個 角部1230。在某些例中，模具係由黏著劑不致黏附的材 料製成。 如第13圖所示，具有所有四個被密封之角部的單元 堆疊1316被插入殼體1318内並使黏著劑1 306與殼體 1 3 1 8之内壁1 3 3 6之間有間隙i 3 3 8。間隙1 3 3 8充滿額外 的黏著劑以將單元堆疊1 3 1 6密封到殼體1 3 1 8且避免流 動歧管之間的交叉洩漏。 -28- 201233636 在顯示於第14圖之另一實施例中，具有能以擠製或 射出成型製造的托架組合或角部支撐1440的膜單元堆 疊1 4 1 6，係被用作如將單元堆疊1 4 1 6之角部嵌裝且密 封的模具。然後’角部支撐1440(及1540)可作為將堆疊 附接到外殼1542的固定件，如第15圖所示。可用於將 角部支撐鎖固到外殼的方法包含如超音波溶接之塑膠連 結技術。接著，外殼1542(及1642)被插入殼體1618中， 如第1 6圖所示，因而消除了將堆疊組合直接嵌裝到殼體 Φ外之需要。亦可使用一托架組合或角部支撐將模組組件 鎖固到殼體。 在本文之某些實施例中提供一種電淨化設備，其可 減少或防止由於較大的電力耗乏引起的無效率。本文揭 示之電淨化没備可提供用於多通（multiple pass)流動結 構’以減少或防止電流之無效率。多通流動結構可藉著 消除或減少電淨化設備之陽極與陰極之間的直接電流路 控’而減少電流通過流動歧管之旁通或電流之洩漏。如 ^第17圖所示，提供一電淨化設備50，含有陰極1744及 陽極1746 °複數個交互的陰離子交換膜1748及陽離子 交換膜1750存在陰極1744與陽極1746之間，以提供一 系列父互的離子稀釋隔室1752及離子濃縮隔室1 754。 閉塞間隔物1756可定位在一或多個離子稀釋隔室1752 及離子濃縮隔室1 754内，用以重新引導流體流動及電流 流動通過電淨化設備5 〇，如第丨7圖中之箭號所示。 第1 8圖顯示可用作電淨化設備中之閉塞間隔物的 間隔物之一例。間隔物可包括篩網部18 5 8、固體部 -29- 201233636 I 860、及密封帶1 862。 到相鄰的膜，如第丨9 ’ 1 862可藉黏著劑而接合 的平坦表面而改善膜盘密封帶可藉提供用於接合 中’間隔物可藉射出成V物之間的密封。在某些例 原型製作而製造。 機械加工、熱壓縮、或快速 模製的間隔物可右古\ 製。厚度可大於筛網間隔物度’故筛網部可被模 膜間距離係大於鄰接隔 I又。結果，閉塞隔室之

的電阻t 中之膜間距離，因而形成較高 目受限^ j接又的，因為閉塞間隔物的數 間隔物在固體部之邊 側蜃。„ „ 礎緣可被鎖固且密封到殼體之内 1J ^ 間隔物之固體部186 的厣六里 '、 60可充分地堅硬以承受在兩側 材 如補強肋之結構特徵可加入到固體部以提高 何枓的剛度。 一 第19圖所示，提供有第一間隔物組合1964及第 :間隔物組合1 966。閉塞間隔物丨956被定位在第一間 • 物"且合1 9 6 4及第二間隔物級合i 9 6 6之間。 第20圖顯示本發明揭示之電淨化設備的一實施 例，包括三通（three pass)又流電透析裝置。單元堆疊2〇16 被鎖固到殼體20丨8内。閉塞間隔物2〇56被定位在單元 堆疊20 1 6内’以重新引導流體及電流在電透析裝置之流 動’如第20圖之箭號所示。 在另一實施例中，單元堆疊之周圍的一部分及閉塞 間隔物之周圍係以黏著劑鎖固到殼體之内側表面。 如第2 1圖所示’閉塞間隔物2 1 5 6設有圓形的邊框 -30· 201233636 2168，當間隔物2156被嵌入殼體内時，其形成一用於容 納黏著劑2 1 0 6的溝槽。然後此裝置可將複數個電池對 2216及閉塞間隔物2256或間隔物嵌入殼體2218中而組 合為如第22圖所示，且然後以端板及/或端塊在兩端壓 縮此組合。黏著劑2206可藉嵌裝而連續地塗布到堆疊之 周圍的一部分。 其後，殼體2318被定向成其轴為垂直，如第23A 圖所示，使其邊框2368準備容納黏著劑。如第23B圖所 •示’黏著劑2306被塗布到藉閉塞間隔物2356上之邊框 2368形成的溝槽’以將間隔物密封到殼體23丨8。例如， 黏著劑可經由通過端板及/或端塊的小管或導管注入。 在某些實施例中’可使用一如墊圈或〇形環之額外 的構件如塾圈或〇形環，且其等被定位在閉塞間隔物之 周圍以協助包含用於將間隔物鎖固到殼體之液體黏著 d 在本貫施例中’黏著劑一旦固化的話可作為主要密 封。在另一實施例中，如墊圈或〇形環的額外構件被設 Φ 。十為閉塞間隔物與殼體之間的唯一密封，且僅位於單元 堆疊之周圍的一部分之黏著劑22〇6可被使用（見第22 =)藉著減少或消除以黏著劑材料將閉塞間隔物之邊框 密封到殼體的需要而可簡化模組組件組合。 在另貝施例中，在單通（s i n g 1 e p a s s)流動結構中具 :稀釋：濃縮隔室之電池對堆疊首先在圓柱形殼體之部 中被密封以形成模組組件。然後此等單元被結合在一 :並使閉塞間隔物在其等之間以形成多通結構。此方法 個優點係堆疊可使用僅在周圍之一部分如角部之黏 -31- 201233636 著劑被密封到殼體。閉塞間隔物不需要被密封到殼體之 内側壁’而係被定位在模組組件之間且被密封在端部之 間。 第24Α圖顯示例如第—模組組件247〇及第二模组植 件2472,在端部具有凸緣2474及定位在其等之間的閉 塞間隔物2456。在第24Β圖中，第一模組組件247〇及 第一杈組組件2472彼此互相鎖固。第一模組組件247〇 及第二模組組件2472之凸緣2474可被鎖固在一起。在 φ某些例中，第一模組組件247〇及第二模組組件MU之 凸緣2474係以螺固在一起。 第25圖顯示具有筛網部2558、固體部2560、及密 封帶2 5 6 2之閉塞間隔物的另一實施例。閉塞間隔物能以 黏著劑或塾圈被密封在凸緣之間的圓形框架2 5 7 6而被 模製。或者’框架能以熱塑性材料進行模製，使得黏著 劑或墊圈不再需要。其他製造閉塞間隔物的方法對熟於 此技術者應很清楚。 φ 或者’模組組件能與夾具、繫棒、或其他鎖固構件 連接在一起。從而’閉塞間隔物的之設計可被修改，以 容納選擇的鎖固構件。 在本文之某些實施例中，提供/種製備單元堆疊的 方法。第一間隔物組合可藉著將第〆離子交換膜與第二 離子交換膜鎖固到在周圍之第一部分而製備。在第一離 子父換膜及第二離子交換膜之第二部分，周圍可被摺彎 ' "k t、σ卩摺彎。間隔物可被設置在第一離子交換膜與 第一離子交換膜之間。第二間隔物·组合可類似地製備。 -32- 201233636 第.間隔物組合 摺彎對齊，使得 二間隔物組合之 可摺疊，且間隔 物組合被壓縮， 向與第一間隔物 之食而部摺彎能與 第一離子交換膜 離子交換膜的端 物可定位在間隔 隔室被造出以在 組合及第二間隔 第二間隔物組合 之端部摺彎被鎖 部摺彎。然後端 物組合.之間。因 間隔物組合之間 物組合之每一個

體流動流之方向不同的流體流動流。 如第26圖所示，第一間隔物組合可將第一陰 換膜2602與第一陽離子交換膜相鎖固在周圍之 分的而製備。在此例中，周圍之第一部分係藉熱結 鎖固。在第一陰離子交換膜及第一陽離子交換膜 部分’周圍可被摺彎以提供端部摺彎268〇❶間隔 可被設置在第一陰離子交換膜 膜2600之間。 2602與第一陽離 第二間隔物組合可類似地製備。如第27圖所 一間隔物組合之端部摺彎2780能與第二間隔物 參端部摺彎2784對齊，使得第二陽離子交換膜之端 被鎖固到第二間隔物組合之陰離子交換膜的端部 端部摺彎之重疊部分可藉熱熔合、黏著劑、或機 而鎖固。如第2 8圖所示，然後端部摺彎可指疊， 物2804可定位在間隔物組合之間。因為間隔物組 縮’隔室被造出以在間隔物組合之間提供朝向與 隔物組合及第二間隔物組合之每一個内之流體 2988之方向不同的流體流動流2986，如第29圖 藉著使用熱接合技術以製備間隔物組合及最 之端部 固到第 部摺彎 為間隔 提供朝 内之流 離子交 第一部 合 2678 之第二 物 2604 子交換 示，第 組合之 部摺彎 摺彎。 械技術 且間隔 合被壓 第一間 流動流 所示。 後的單 -33- 201233636

元堆疊時，提供一 使得電淨化設備之 流動通道設置狹窄 面整體電淨化設備 中’如聚丙烯或聚 用來強化熱接合區 縮膜之前，藉著將 於能有更多的場所 接合過程中協助》 沒漏。此過程亦可 元堆疊的完整性， 降0 個 可 使 電 淨 化 5又 備 整 體 組 合 工 時 更 快 熱 密 封 可 得 到 較 之 效 率 〇 在 使 用 熱 乙 稀 之 聚 合 材 料 的 域 且 提供 更 堅 強 的 膜 進 行 熱 接 合 亦 能 容 納 適 宜 的 熱接 合 熱接 合 技 術 亦 可 防 減 少 對 獏 間 隔 物 的 因 而 在 通 過 模 組 組 之組合變成容易且 的製程。對較大的 的膜利用，此可提 接合的某些實施例 額外再強化帶可被 密封。在摺疊及壓 協助容易組合，由 設備及裝置，以在 止膜單元堆疊中的 壓縮力，以維持單 件時有較低的壓力 在某些實施例中’黏著劑能被用來鎖固在單元堆疊 中的離子交換膜及間隔物。在製備單元堆疊中有用的黏 著劑能具有特定的特徵或性f，使單元堆疊之構件可有 適田的密封，且可鎖固單元堆疊到電淨化設備之殼體 鲁内。此等性質可包含黏著劑的黏度、膠體時間、固化溫 度及彈性體的性質。藉修改黏著劑的性質，已發現可強 化膜單元堆叠及殼體的接合強纟，且可減少或消除電淨 化設備中的洩漏。 在某些情況中，可使用環氧或環氧基材料或聚胺基 甲酸酯或聚胺基甲酸酯基材料。此係由於其等之熱學、 機械、及化學性質使其等可提供膜彼此之間適宜的密 封’及膜對單元堆疊對殼體之密封。 裱氧或環氧基材料可包括樹脂及固化劑。為對膜或 -34- 201233636

時，樹脂需要交聯。此交聯可藉使 复行化學反應而達成。固化劑可選 胺、環脂族胺、及芳香胺所組成之 結著劑提供特定的性質，包含但不 、固化時間、刺穿、沾濕能力、機 聚胺基曱酸酯或聚胺基甲酸酯基材料可藉花青素與 聚醇在催化劑存在下作聚合加 H提供含有胺基甲酸酯交鏈—Rls 合加入反應而產生。此反應可 —RNHCOOR’-的聚合物。 當黏著劑用來適當地將膜彼此互相鎖固時，在某些 實施例中，希望黏著劑在某些程度上保持在預定膠合線 或密封帶上。若例如黏著劑之黏度太低的話，黏著劑會 從膠合線或密封帶上流動或滴落。若黏著劑黏度太黏的 話，黏著劑會難以擴散。 在某些實施例中，希望使用一種黏著劑具有與膜彼 此互相鎖固時之膜相同的熱膨脹。此可避免或減少在膜_ φ黏著劑介面的龜裂或起皺。為了決定用於電淨化設備塗 布之適宜的黏著劑’可改變胺族固化劑之濃度。例如， 脂肪族胺具有直的碳主鏈，其可提供熱膨脹之高度彈 性。使用此種固化劑可使側縫與膜一起膨脹。環脂肪族 及芳香族胺固化劑在其主鏈具有芳香環，其可提供剛強 的彈性體特性。 在本文之某些實施例中，用來使膜彼此互相鎖固的 I占著劑，可使用在周遭溫度時具有黏度約在1 〇 〇 〇至 45,〇〇〇cps的範圍者。此可提供凝膠時間在從約丨5分鐘 -35- 201233636 至約30分鐘的範圍内。黏著 .A J具有蕭氏（shoreD)硬度 在周遭：度時為從約3〇至約7〇的範圍内。 黏著劑可藉任何適宜的手p ,扣十、 .週且的于匕塗布，且其可藉自動或 人工私序塗布。黏著劑 #丄, 削办成的接鏠可具有約0.25至約1.5 央佩圍内’且—膠合厚度在約Μ至5〇mUs之範 圍内。黏著劑可藉使用紫外光、周遭溫度、加速溫度等 而固化。

用於將膜單元堆疊鎖固到殼體的黏著劑可具有低的 黏度’其係藉加入反應性稀釋劑到混合的黏著劑中達 成:藉加人稀釋劑，可獲得較低點度的黏著劑，且能使 黏者劑較易塗布。較低的黏度亦可提供對多孔性基板的 滲透及在非多孔性表面上扁濕潤。在某些例中，稀釋劑 可自包含二縮水乙喊（diglyeidyl灿⑺、苯基二縮水甘油 Mdiglycidyl phenyl diglycidyl ether)、及其等之結合體。

，用於將單元堆疊鎖固到殼體的黏著劑能比用於將膜 彼此互相鎖固的黏著劑更剛硬。用於將單元堆疊鎖固到 殼體的黏著劑能調製為具有足夠的機械強度，以承受膜 單元堆疊的重量，且在流動壓力下不致變形。 在本文之某些實施例中，用於將單元堆疊鎖固到殼 體的黏著劑可具有在周遭溫度時的黏度約在300至 2,000cps的範圍者。此黏著劑之凝膠時間在從約3〇分鐘 至約60分鐘的範圍内。黏著劑可具有蕭氏（sh〇re d)硬度 在周遭溫度時為從約45至約8〇的範圍内 定位且鎖固有膜單元堆疊以提供電淨化設備的殼體 可由任何適宜的材料製成，以使流體及電流在設備内流 -36- 201233636 動並保持流體及電流在其内部。例如， 聚氯乙烯、聚碳酸酯、或含浸環氧類的 用作殼體之材料可藉擠製過程、射出成 供具有通常光滑内部之緊密結構的方法 與膜單元堆疊之間的黏著劑接合會由於 力而失效，故為了強化殼體與膜單元堆 結合，在膜單元堆疊可被鎖固的殼體之 可被處理或修飾。為改善殼體對膜單元 •之表面製備可包含分裂表面或提高表面 接合的技術。例如表面製備可包括化學 或熱學表面製備、及其等之結合。例如 姓刻或機械粗化。 在某些實施例中’在殼體中黏著劑 於黏著劑輪送到在殼體中需要的區域， 鎖固到殼體。一或多個黏著劑注入口可 導到殼體。在殼體内之每一鎖固點可使 鲁著劑注入口。在某些實施例中，三個黏 特別的配置方式設置，以適當的方式分 點。黏著劑注入口能以直線方式定位裝 或圖案的方式分散’以達到所要的黏著 低黏度黏著劑的例子中，黏著劑可滲透 通道内以加強膜單元堆疊與殼體之間的 方式注入黏著劑時，可監控被使用的黏 著劑產生的放熱。 在本文之某些實施例中，膜可藉機 殼體可由聚碾、 玻璃纖維製成。 型或其他通常提 製造。由於殼體 連續流體流動之 疊之間的黏著劑 内表面的一部分 堆疊周圍的密封 積以強化黏著劑 、機械、電氣、 其等可包含化學 注入口被用以助 以將膜單元堆疊 用來將黏著劑引 用一個以上之黏 著劑注入口能以 配黏著劑到鎖固 ’或以特別設計 劑輸送。在使用 到膜單元堆疊之 接合。藉著以此 著劑之量及由黏 械密封技術彼此 -37- 201233636 互相鎖固且被鎖 藉著在電淨化設 成突肋或溝槽而 槽能與在第二膜 膜或間隔物上之 突肋或溝槽聯鎖 溝槽可為陽性突 上之陰性的突肋 0換臈，例如陽離 固在第一間隔物 一旦一系列的間 數個濃縮及稀釋 月a懸浮液之形式 第3〇圖顯: 具有溝槽3090 合。除了保持離 •動隔室3092之-3004之另一端 有長孔3098以； 方式構成。在某 厚’因為在某些 室的流動。 第31圖顯； 子交換膜3100 圖。在第—間隔： 固到在膜單元堆疊内的間隔物》密封可 備中使用的膜及間隔物之至少一個上形 完成。在第一膜或間隔物上之突肋或溝 或間隔物上之突肋或溝槽耦合。在第_ 突肋或溝槽能與在第二膜或間隔物上之 。例如’在第一膜或間隔物上之突肋或 肋或接頭’其等能與在第二膜或間隔物 或接頭之突肋或溝槽耦合。一種離子交 子交換膜或陰離子交換膜可被安裝及鎖 與第二間隔物之間。在某些實施例中， 隔物及離子交換膜已經被組合以形成複 隔室時’隔室可充滿如以樹脂泥漿或樹 的樹脂。 不射出成型稀釋間隔物3004之 能與在間隔物3〇〇4之兩面上的密封耦 子父換樹脂球的開口 3094之外，每一流 -端破封閉’但仍可使流體流動。間隔物 f096可打開以供樹脂充填。在端部可具 “内樹月曰保持板。-濃縮間隔物能以相同 二=中，很縮間隔物能比稀釋間隔物更 貫她例中’濃縮流動係少於通過稀釋隔 〜 ««j m ψ/j 〇 I U4 M 1¾ 及陰離子交揸盼1 ^ ^ 叉換膜3102之堆疊的物3 104a上之险以^ 且的轶〇，J 陰性特徵3101可與在第 -38- 201233636 間隔物3 1 0 4 b上之陽性特 3104b上之陽性特徵31〇3 之陰性特徵3 1 〇 1耦合。 徵3 1 〇 3耦合。 亦能與在第三間 在第二間隔物 隔物3104c上 為了強化離子通過樹脂球及膜 球緊密包褒。此在超純水應用的稀釋=中=樹脂 據發現，提高包裹密度有許多可能中特別有利。 可浸泡在如氯化納之漠縮鹽溶液中，…=如，樹脂 而進入隔室。在電淨化設備操作之'二變成泥漿狀 樹脂在冬蘇經44 ’稀釋隔室中的 W月曰在田稀釋流被去離子時會膨脹 氣化納之濃縮鹽溶液t，且然後被乾浸泡在如 浮在空氣流中且然後被吹入隔室中乾二：脂然後被懸 釋及濃缩隔宏石| Λ 在知作期間，在稀 :稀釋隔室中的樹脂在當稀釋流被去離子夂 膨脹。在另-例中，濃縮隔室可在稀釋隔室步 :可容許鼓脹入稀釋隔室中，且然後稀;之 •縮的樹脂而在稀釋隔室中之膨脹可藉包裹成濃 • 而抑制’藉此而提高包裹密度。 32〇4"^ΐ?ί^ —3204b,, 32〇4c,f^^ ....、、，且&堆之一部分的剖面圖及機械$ M m 之詳細圖。如詳細圖所示，一旦且有所要數曰“封互鎖 堆疊被組合後，隔™充填樹==電:對 *E If it ^ w , L體中之樹脂 7 7 、到隔室内。當樹脂帶動流體流過時，β 1 被保持在隔室之底部的開口 329"。當隔室夺充:掠脂： 板滑入適當位置以保持樹脂在隔室中。然後：：時J 轉動9〇。且稀釋隔室能以類似方式充填樹脂膜早凡堆疊 -39- 201233636 第3 3圖顯示具有樹脂 .,^ 保持板3307在適當位置的膜 早兀堆疊3305之一部份。 腸早元堆疊3305可在沿著單 元堆疊3 3 0 5周圍之特定點姑 守疋點破鎖固在殼體中。例如單元堆 疊可被鎖固在單元堆疊330s 之一或多個角部3330。 在另一實施例中，腺铋，、， 乂二次成型（overmolded)埶塑 性橡膠（TPR)密封而被密封 …a 在対到間隔物。在間隔物及膜之堆

疊被組合且被壓縮之後’濃縮及稀釋隔室中充填樹脂。 第34圖顯示具有邊框34()7及二次成型密封3彻之稀釋 間隔物顯。二次成型密封可存在於間隔物之兩面上。 濃縮間隔物可為類似的構成。在某些例中，濃縮間隔物 能構成比稀釋間隔物更薄’且可不包含二次成型密封。 第35圖係通過包含濃縮間隔物35ΐι及稀釋間隔物 3 5 1 3之間隔物與膜之堆疊的局部之剖面圖。保持在隔室 M92内的樹脂之開口 3594及在隔室3592相對端的開口 或長孔3 5 9 8可供樹脂充填。在本特定實施例中，雖然顯

示圓形邊框3507，但是亦可使用其他邊框形狀，如矩形、 方形、或多邊形，只要最後的單元堆疊可充分地鎖固到 殼體即可。在某些實施例中，邊框35〇7可消除殼體之需 要。杈向二次成型密封3509可分離稀釋及濃縮入口 /出 口歧官’且因而消除用於角部鎖固或嵌裝之需要。在加 入祕知到膜單元堆疊之前’膜單元堆疊可被壓縮以將膜 及間隔物密封在一起。此能藉例如暫用繫棒或夹具來達 成0 第3 6圖係顯示在充填樹脂到稀釋隔室3 6 1 5之後樹 脂保持板3607在適當位置之剖面圖。 -40 - 201233636 陪μ ί ΐ些τ施例中’藉二次成型密封達成的密封及藉 ,’肩與陰性特徵達成的耦合可一起使用，以提供一 鎖固的膜單开& '、 堆疊6膜能以具陽性及陰性特徵的間隔物

1:封而徑向二次成型及在邊框中之密封可將稀釋間 隔物密封到澧始pq ^ H '，、0隔物。在本實施例中，不需要使用殼 5 °卩密封來將單元堆疊密封到殼體。 在某些實施例中，提供一種其結合有篩網區域3725 的！=型間隔物3704筛網’如第37圖所示。本圖顯 不&體、動方向37以。在兩相對的邊緣3729及373 1执 有開口。開口可由線在零件從模具排出之前退出而形^ 由第似及38B圖顯示如在第37圖已討論的邊緣3829 ^ 3833第38人及388圖亦顯示陽性特徵3803， 其能與陰性特徵380 1互鎖。 在第則圖中顯示—虛線的分模線。間隔物能以在 …、之为模線3835上方之一組股線及在分模線383 5下 :之：組股線模製。如第38B圖中所示之筛網狀間隔物 的月又線具有+圓形橫剖面且兩組股線^向為彼此互相垂 直。股線之橫剖面形狀、定向及頻度可變化，以促進治 :混合及/或減少壓力降。突肋或擔板可模 ： 中，以形成流動通道且改善流動分佈。 &物 在某些實施例中，陰性及陽性特徵分別被 有入口開口及出口開口 3833的邊緣之頂部及底部。 間隔物材料之選擇可視其模製成薄壁及小乂 約為〇.〇㈣叶（1.5_)或以下的程度之能力而定、。= 亦可具有核製成小孔，較佳為約為0.030英对（〇 75mm) -41- 201233636 或乂下之程度。材料亦可具有適宜的彈性，以使 丢ί·生特徵可適當地互鎖，且具有與待淨化之流體 相容性。 β第3 9圖顯示間隔物及膜之堆疊的—部分。女 陽性特徵3 9 0 3與陰性特徵3 9 〇丨互鎖。同樣地在】 中，陽性特徵4003與陰性特徵4〇〇1互鎖。陽離 臈4〇〇〇及陰離子交換膜4〇〇2被鎖固在間隔物之 於第一流動流4037的間隔物將與第二流動流結 警之邊緣也、封，而用於第二流動4〇39的間隔物將與 動流接合的膜之邊緣密封。 在本文之某些實施例中，可調整、重新分配 新引導隔室内的流動，以提供流動與在隔室中的 接觸隔至可構成且配置成重新分配在隔室内 机動。隔至能具有阻礙物、突起 '凸出部、凸緣 板，其等可提供一結構以重新分配通過隔室的流 礙物犬起、凸出部、凸緣、或播板可被形成為 %換膜、間隔物之局部，或者可為設置在隔室内額 開結構。阻礙物、突起、凸出部、凸緣、或擋板 供用於使離子交換膜彼此互相鎖固的黏著劑之延 形成。間隔物可含浸熱可塑性橡膠，以形成可將 接合到相鄰之膜的凸出部。熱塑性橡膠可使用如 或旋轉網印方法塗布到間隔物。隔室可含有離子 脂或不含離子交換樹脂。 如第41圖所示，顯示第一離子交換膜4151 離子交換膜4153及定位成與其等鄰接之第一 陽性及 的4匕學 1圖示， 客40圖 子交換 間。用 合的膜 第一流 '或重 膜之較 之流體 、或擋 動。阻 離子交 外的分 可藉提 伸部而 點著劑 熱壓縮 交換樹 及第二 間隔物 •42- 201233636 4155及第二間隔物4157。第一流動流4159被顯示平行 於第二流動流4 1 6 1之流動，這是由於間隔物4 1 57具有 擋板，其可重新分配自間隔物41 57之入口 41 63、在第 一擋板4165及第二擋板4167的之四周、及通過出口 4169 的流動之故。 如第42圖所示，第一離子交換膜4251及第二離子 交換膜4253及定位成與其等相鄰之第一間隔物4255及 第二間隔物4257。第一流動流4259被顯示如垂直於第 二流動流4261之流動而流動，這是由於間隔物4257具 有擋板’其可重新分配自間隔物4257之入口 4263、在 第一擋板426 5及第二擋板42 67的之四周、及通過出口 4 2 6 9的流動之故。 第43及44圖顯示另外實施例，具有由射出成型間 隔物形成之用於兩個流動流之隔室。在第43圖中，第二 流動436 1之流路可相對於第一流路4359為同向流或逆 流。在第44圖中，第二流動446 1之流路可垂直於第一 φ流路4459。間隔物之選定的固體部能以黏著劑接合到相 鄰之膜。或者，骐可藉如超音波、振動、或雷射焊接而 熱接合到間隔物。如此等圖中所示，點線之箭號表示用 於第二流動流之入口及出口歧管中之流動。此等歧管並 非附屬於第一流動流之流動隔室之入口及出口。故下 流到陽極與陰極之間的歧管的洩漏流可望減少。 在本文之某些實施例中’提供一種設置可飲用水之 來源的方法。在某些實施例中，提供-種促進從海水生 產可飲用水的方法。本方法可包括具備一單元堆疊的電 -43- 201233636 淨化設備。本方法可另包括將一海水進給流與電淨化設 備之入口流體連接。本方法可另包括將電淨化設備之出 口與飲用水使用點流體連接。海水或出海口水可具有總 溶解固體在約1〇,〇〇〇至約45 〇〇〇ppm之範圍的濃度。在 某些例中’海水或出海口水可具有總溶解固體約 35,000ppm 之濃度。 在本實施例中，單元堆疊可包括交互的離子稀釋隔 室及離子濃縮隔室。每一個離子稀釋隔室可構成且配置

成提供朝第一方向之流體流動。每一個離子濃縮隔室可 構成且配置成提供朝與第一方向不同之第二方向的流體 流動，此在上面已說明。又，每一個離子稀釋隔室及離 子？辰縮隔至可構成且配置成提供表面積之預定百分比戈 膜之利用’以用於與每一個交互之離子稀釋隔室及離子 濃縮隔室流體接觸。如前述，已發現，較大的棋利用在 電淨化設備的操作中提供較大的效率。在某此 ·=*頁知例 中，可達成的膜利用係大於65%。在另一實施例中，可 達成的膜利用係大於75%。在某些另外的實施例中，γ 達成的膜利用係大於8 5 %。 離子稀釋隔室及離子濃縮隔室中至少一個可包 間隔物。間隔物可為閉塞間隔物。其可使海水經由夕比 ^夕I白 段或道次通過電淨化設備之進給以提供可飲用水之I 源。 流體流動之第一方向及流體流動之第二方向可―s J错隔 室之構成及配置來選擇及設置。將流體流動之筻 +/ π —万向 用作沿〇。軸之運行方向時，流體流動之第二方向可為朝 -44-

201233636 且小於36°。的任何角度之方向運行。在 例中，第二流體流路可朝90。或垂直於 體流路運扞。A盆说窨, ' # 、A 纟其他貫知例中’第二流體流路可 第一〜體流路以1 8 0。運行。 f方法可另包括重新分配在交互之離子稀釋 離子濃縮隔室中至少一者内之流體。—或多個隔 成且配置成重新分配或重新引導流體流動。如前 此可透過形成提供重新分配流體流動之結構的隔 別間隔物或膜之使用來完成。 電淨化设備可另包含_用於包圍單元堆疊之 單元隹且之周圍的至少一部分可鎖固到殼體。電 備可另包合一框架或支撐結構定位在殼體與單元 間。框架可相鄰或連接到單元堆疊，以提供第一 件。電/爭化設備可另包含一可鎖固在殼體内之第 組件。第二模組組件鎖固在殼體内，以使第一模 之離子交換膜與第二模組組件之離子交換膜相鄰 提供可飲用水之來源的方法可包括重新引導 模組組件與第二模組組件之間的電流及流體流動 一個。此可藉例如在第一模組組件與第二模組組 設置一閉塞間隔物而達成。 一托架组合可定位在框架與殼體之間，以將 件鎖固到殼體。 包含總溶解固體之不同濃度之進給水之其他 可使用本發明揭示之設備及方法來處理或加工。 具有總溶解固體含量在約1〇〇〇 ppm至約10,000 本文之 第一流 相對於 隔室及 室可構 所述， 室之特 殼體。 淨化設 堆叠之 模組組 二模組 組組件 〇 在第一 中至少 件之間 模組組 類型， 例如， ppm之 -45- 201233636 範圍内的淡鹽水可被處理以產生可飲用水。具有總溶解 固體含量在約50,000 PPm至約1 50,000 ppm之範圍内的 鹽水可被處理以產生可飲用水。在某些實施例中，為了 廢棄到如海洋之目的，具有總溶解固體含量在約5〇,〇〇〇 ppm至約1 5〇,〇〇〇 ppm之範圍内的鹽水可被處理，以產 生具有較低總溶解固體含量的水。 雖然本發明之實施例已在此揭示，但是在不違離本 發明及其均等性之精神及範圍可作許多修改、添加、吉 ®刪減，本發明及其均等性之精神及範圍定義於下列申請 專利範圍中。 熟於此技術者可隨即了解在此欽述的參數及纟Jr構係 舉例’且實際參數及結構係視使用本發明之電淨化設備 及方法之特定應用而定。熟於此技術者可認識或不過使 用例行試驗即可確定在此說明的特定實施例之許多均等 性。例如，熟於此技術者可認識，依本發明揭示之設備、 及其構件可另包括系統之網路或水淨化或處理系統之構 φ件。故須了解，前述實施例僅一例子方式呈現且在附加 申請專利範圍及其均等性的範圍内，所揭示的電淨化設 備及方法能如具體敘述的方式實施。本設備及方法係針 對在此敘述的每一個別特徵或方法。除此之外，二或多 個此種特徵、設備或方法之任何結合，若此種特徵、設 備或方法互相不同時，係包含在本發明之範圍内。 例如’殼體可為任何適當之幾何形狀，使得一或多 個膜單元堆疊或模組組件可被鎖固在其内。例如，殼體 可為圓柱形、多邊形、方形、或矩形。關於膜單元堆疊 -46- 201233636 或模組組件，只要膜單 體的話，任W之“ X u組件可被鎖固到殼 P馬物形狀上可為矩形 。例如’膜或間 、二貫加例中，可益堂和與 膜及間隔物之幾何形狀可 了無* Λ又體。 膜及間隔物可被鎖固在單元堆疊 ：&使付 希望在單元堆疊上有特定數目 ，實施例中， 望能有三或多個角部或頂點以將單元;"：。例二希 在某些實施例中，可選擇Μ …A 1到殼體。 进擇设體、早兀堆疊、膜、及間隔 物之其中任何一個的幾何 ^ 日 ^ ^狀，以办納電淨化設備之操 作參數。例如，間隔物可為 為非對稱，以容納稀釋與濃縮 流之間的流罝之差異。 又須了解，热於此技術者可隨即作出許多改變、 修改、及改善。此等改變、修改、及改善係為本發明之 局部’且在本發明之精神範圍内。例如，既有設備可被 修改為使用或包含本發明之一或多個形態。故在某些 情況中’設備及方法可包含連接或構成一既有裝置，使 其包括-電淨化設備。因而，上述說明圖面係僅為舉例。 又，圖面所顯示並不限制本發明為特定圖示。 在此所使用的名詞「複數個（pluraHty)」係指二或多 項或元件。不論在本文說明書或申請專利範圍中等，名 詞「包括〔comprising」、「包含：including」、「carrying」、 「having」、「containing」、「involving」，係末端開放的 名詞’即意為「包含但不限定於」。因而’此等名詞之使 用意在包括隨後列出的項目，及其等之均等性，及額外 項目。關於申請專利範圍中，僅過渡性句子“ c〇nsisting -47- 201233636 of”及‘‘ consisting essentially 〇f，，係各為封閉或半封閉過 渡性句子。在申請專利範圍中用於修飾申請專利範圍元 件之序數名詞如「第一」、「第二」、「第三」等之使用本 身並不意味著任何優先、先後、或一個申請專利範圍元 件對另一個申請專利範圍元件之次序，或方法的動作被 執打的時間順序，而僅用作標籤以區別具有某名稱之一 個申4專利範圍兀件和具有相同名稱之另一個元件（但 係序數名詞之使用）之不同。 附圖並非以真實比例繪製。在此等附圖中，每個在 不同圖面中顯不的相同或類同的元件係以相同符號表 不為/月楚起見’並非每個元件在每一圖中 。 【圖式簡單說明】 附圖中： 第1圖係依本發明之 之一部分的概示圖； 或多個實施例之電淨化設備

圖係依本發明之一或多個實施例之電淨八 之一部分的概示圖 °x 之—或多個實施例之電淨化設備 第3圖係依本發明 之一部分的概示圖； 第4圖係依本發明 一部分的概示圖； 之一或多個實施例之電淨化設備之 之—或多個實施例包括在安裝於 的電去離子設備之一邹分的側視 第5圖係依本發明 一殼體中之膜單元堆疊 概圖； 第 圖係依本發明 之—或多個實施例包括在安裝於 -48- 201233636 一殼體中之膜單元堆疊的電去離子設備之一 概圖·， 丨刀的側視 第7圖係依本發明之一或多個實施例包括在安穿、 一殼體中之膜單元堆疊的電去離子設備之_ / ; 概圖； 的側視 第8圖係依本發明之_或多個實施例將膜單元堆# 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 逢 第9圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆聂 參鎖固在一殼體中的方法之概示圖； & 第1 0係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆聂 固在一殼體中的方法之概示圖； ~ 第11圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆最 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 第1 2圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆最 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； ^ 第1 3圖係依本發明之—或多個實施例將膜單元堆最 0鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 第1 4圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆最 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 第1 5圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆疊 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 第1 6圖係依本發明之一或多個實施例將膜單元堆疊 鎖固在一殼體中的方法之概示圖； 第17圖係依本發明之一或多個實施例之多通電淨化 設備之概示圖； -49- 201233636 第1 8圖係依本發明之一或多個實施例之阻塞間隔物 之概示圖。 第1 9圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物組合 及安裝在其等之間的阻塞間隔物之概示圖； 第20圖係依本發明之一或多個實施例包括在安裝於 一殼體中之膜單元堆疊的電淨化設備之一部分的概示 圖； 第2 1圖係依本發明之一或多個實施例之阻塞間隔物 之概不圖 第22圖係依本發明之一或多個實施例包括安裝於一 殼體中之膜單元堆疊的電淨化設備之一部分的概示圖； 第23A及23B圖係依本發明之一或多個實施例包括 安裝於一殼體中之膜單元堆疊的電淨化設備之一部分的 概示圖；

第24A及24B圖係依本發明之一或多個實施例包括 第一模組組件、第二模組組件、及安裝於其等之間的阻 塞間隔物之電淨化設備之一部分的概示圖； 第25圖係依本發明之一或多個實施例之阻塞間隔物 之概示圖； 第26圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物組合 的概示圖； 第27圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊之 概示圖； 第28圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊之 概不圖， -50- 201233636 第2 9圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊之 概示圖； 第3 0圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物之概 示圖； 第3 1圖係通過依本發明之一或多個實施例之間隔物 及膜之剖開概示圖； 弟3 2圖係依本發明之一或多個實施例之局部組合的 單元堆疊之橫剖面詳細之概示圖；

第3 3圖係依本發明之一或多個實施例之組合後單元 堆疊之局部的概示圖； 第3 4圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊之 概不圖; 第3 5圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊的 剖視概示圖； 第3 6圖係依本發明之一或多個實施例之單元堆疊的 剖視概示圖； 第3 7圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物的俯 視概圖； 第3 8 A及3 8 B圖係依本發明之一或多個實施例之間 隔物的詳細概示圖；第3 8 B圖係沿第3 8 A圖B - B線截取 之橫剖面圖； 第3 9圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的概示圖； 第4 0圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的楙示圖； -51- 201233636 第4 1圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的概示圖； 第42圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的概不圖， 第43圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的概示圖；及 第44圖係依本發明之一或多個實施例之間隔物及膜 之堆疊的概示圖。 • 【主要元件符號說明】

10,20 間隔物組合 102,202 陰離子交換膜 104,204,304,404 間隔物 100,200 陽離子交換膜 106,306 黏著劑 208 入口側 210 出口側 30,40 第一間隔物組合 32,42 第二間隔物組合 516 單元堆疊 518 殼體 514 繫棒 512 端板 520 非金屬端塊 522 螺桿 -52- 201233636

524 螺帽 620 端板 649 凸緣 720 端板 728 夾具 806 黏著劑 818 殼體 816 單元堆疊 830 角部 918 殼體 906 黏著劑 932 溝槽 1116 單元堆疊 1006 黏著劑 1018 殼體 1134 模具 1130 角部 1106 黏著劑 1206 黏著劑 1216 單元堆疊 1230 角部 13 16 單元堆疊 1338 間隙 1336 殼體之内壁 1306 黏著劑 -53- 201233636

1318 殼 體 1440,1540 角 部 支 撐 1416 膜 單 元 堆 疊 1542,1642 外 殼 1618 殼 體 50 電 淨 化 設 備 1744 陰 極 1746 陽 極 1748 陰 離 子 交 換 膜 1750 陽 離 子 交 換 膜 1752 離 子 稀 釋 隔 室 1754 離 子 濃 縮 隔 室 1756,1956 閉 塞 間 隔 物 1858,2558 篩 網 部 1860,2560 固 體 部 1862,2562 密 封 帶 1964 第 間 隔 物 組 合 1966 第 間 隔 物 組 合 2016 單 元 堆 疊 2018 殼 體 2156,2356 閉 塞 間 隔 物 2168,2368 邊 框 2106,2206 黏 著 劑 221 8,23 1 8 殼 體 2216 電 池 對 -54- 201233636

2474 凸 緣 2470 第 一 模 組 組 件 2472 第 —— 模 組 組 件 2576 圓 形 骨 架 2602 第 — 陰 離 子 交 換 膜 2600 第 一 陽 離 子 交 換 膜 2604 間 隔 物 2680 端 部 摺 彎 2678 熱 接 合 2780 端 部 摺 彎 2988 流 體 流 動 流 2804 間 隔 物 2784 端 部 摺 彎 3004 間 隔 物 3090 溝槽 3094 開 口 3098 長 孔 3096 間 隔 物 之 另 一 端 3092 流 動 隔 室 3104 間 隔 物 3100 陽 離 子 交 換 膜 3102 陰 離 子 交 換 膜 3104a 第 — ** 間 隔 物 3101 陰 性 特 徵 3104b 第 間 隔 物 -55- 201233636

3 103 陽 性 特 3 104c 第 二 間 3292 隔 室 3294 開 π 3305 膜 單 元 3 307 樹 脂 保 3 3 30 角 部 3407 邊 框 3409 二 次 成 3404 稀 釋 間 35 11 濃 縮 間 3513 稀 釋 間 3594 開 口 3598 開 σ 或 3 592 隔 室 3 507 邊 框 3615 稀 釋 隔 3607 樹 脂 保 3509 徑 向 二 3704 二 次 成 3727 流 體 流 3725 篩 網 區 3729,373 1 邊 緣 3 829 邊 緣 3833 開 α 徵 隔物 堆疊 持板 型密封 隔物 隔物 隔物 長孔 室 持板 次成型密封 型間隔物 動方向 域 -56-

201233636 3803 3 80 1 3 833 3903, 4003 3901, 4001 4000 4002 4037 4039 4151,4251 4153,4253 4155,4255 4157,4257 4159,4259 4161,4261 4163,4263 4165,4265 4167 4169 4359,4459 4361,4461 陽性 陰性 入口 陽性 陰性 1%離 陰離 第一 第二 第一 第二 第一 第二 第一 第二 入口 第一 第二 出口 第一 第二 特徵 特徵 及出口 特徵 特徵 子交換膜 子交換膜 流動流 流動流 離子交換膜 離子交換膜 間隔物 間隔物 流動流 流動流 擋板 擋板 流路 流動

Claims (1)

1. 201233636 七、申請專利範圍： 1 · 一種製備一用於電淨化設備之第一單元堆疊的方 法，包括：

   在第一陰離子交換膜之周圍的第一部分及第一 陽離子交換膜，將第一陰離子交換膜鎖固於第一陽離 子交換膜，以形成具有第一流體流路之第一隔室；及 在該第一陽離子交換膜之周圍的第二部分及在 第二陰離子交換膜之周圍的第一部分，將該第二陰離 子交換膜鎖固於該第一陽離子交換膜，以在與該第一 流體流路不同之方向形成具有第二流體流路之第二 隔室， 該第一隔室及該第二隔室之每一個係構成且配 置成用於提供該第一陽離子交換膜、該第一陰離子交 換膜及該第二陽離子交換膜之每一個表面積85%以上 的流體接觸。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，另包括： 在該第一陰離子交換膜與該第一陽陰離子交換 膜之間設置一第一間隔物；及 在該第二陰離子交換膜與該第一陽陰離子交換 膜之間設置一第二間隔物。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一間隔物及 該第二間隔物中至少一個係閉塞間隔物。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一隔室及該 第二隔室中至少一個包括一流動重新分配器。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一陰離子交 -58- 201233636 換膜之周圍的第一部分係構成及配置成與該第一陽 離子交換膜之周圍的第一部分互鎖。 6.如申請專利範圍第1項之方法，另包括將該第一單元 堆疊鎖固於一殼體内。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，另包括將第二單元堆 疊鎖固於該殼體内。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，另包括將一閉塞間隔 物定位在該第一單元堆疊與該第二單元堆疊之間。

   9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一流體流路 係垂直於該第二流體流路。 1 0. —種用於製備電淨化設備之單元堆疊的方法，包括： 藉著在第一陽離子交換膜之周圍的第一部分及 第一陰離子交換膜，將該第一陽離子交換膜鎖固於該 第一陰離子交換膜而形成第一隔室，以提供一第一間 隔物組合，該第一間隔物組合具有設置於該第一陽離 子交換膜與該第一陰離子交換膜之間的第一間隔物； 藉著在第二陽離子交換膜之周圍的第一部分及 在第二陰離子交換膜，將該第二陰離子交換膜鎖固於 該第二陽離子交換膜而形成第二隔室，以提供一第二 間隔物組合，該第二間隔物組合具有設置於該第二陰 離子交換膜與該第二陽離子交換膜之間的第二間隔 物； 藉著在該第一陰離子交換膜之周圍的第二部分 及在該第二陽離子交換膜之周圍的一部分，將該第一 間隔物組合鎖固於該第二間隔物組合而提供一具有 -59- 201233636 一間隔物設置在該第一間隔物組合與該第二間隔物 組合之間的堆疊組合，以形成一第三隔室， 該第一隔室及該第二隔室之每一個係構成且配 置成提供一與該第三隔室中之流體流動方向不同的 流體流動方向。 11 ·如申請專利範圍第1 0項之方法，另包括將該單元堆 疊鎖固於一殼體内。

   12.如申請專利範圍第10項之方法，另包括將該單元堆 疊鎖固於一框架，該框架包含一入口歧管及一出口歧 管，以提供一第一模組組件。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，另包括將該第一模 組組件鎖固到一殼體。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，另包括以一托架組 合將該第一模組組件鎖固於該殼體内。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之方法，另包括將一第二模 組組件鎖固於該殼體内。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，另包括將一閉塞間 隔物定位於該第一模組組件與該第二模組組件之間。 1 7.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該第一間隔物、 該第二間隔物、及該第三間隔物中至少一個係閉塞間 隔物。 1 8 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該第一隔室、 該第二隔室、及該第三隔室中至少一個包含一流動重 新分配器。 19.如申請專利範圍第10項之方法，其中該第一陰離子 -60- 201233636 交換膜之周圍的第一部分係構成及配置成與該第一 陽離子交換膜之周圍的第一部分互鎖。 20 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該第一隔室中 流體流動的方向係垂直於在該第二隔室中流體流動 的方向。

   -61 -