TW201323342A - 脫鹽系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種脫鹽系統，其包括至少一個脫鹽電池。該至少一個脫鹽電池包括第一及第二電極、配置在各別的第一及第二電極上之陰離子交換層及陽離子交換層及配置在該等第一及第二電極之間之隔板。該至少一個脫鹽電池進一步包括配置在該等第一及第二電極之間之離子交換樹脂。本發明亦提出一種用於自水性物流移除離子之脫鹽系統及方法。

Description

脫鹽系統及方法

本發明大體上係關於用於水回收之脫鹽系統及方法。更特定言之，本發明係關於針對產物水回收移除硬度離子之脫鹽系統及方法。

工業製程中產生大量廢水(諸如鹽水溶液)。一般而言，此廢水不適於在家庭或工業應用中直接消耗。有鑑於適當的水源有限，因此希望自諸如廢水、海水或含鹽水之液體流回收適當的水。

通常，由於連續操作及穩定及相對較高品質的產物水，已使用電去離子(EDI)裝置來處理該等液流，例如，用於生產純水。一般而言，EDI裝置利用經填充離子交換樹脂微球之習知電透析系統來處理液流。然而，於操作期間，EDI裝置對於待處理液流具有硬度容限。例如，EDI裝置之硬度容限約小於1 ppm，其可能需要嚴格地預處理液流以在將該等液流引入該EDI裝置之前使其中的硬度減低。

已嘗試預處理液流來使其中的硬度減低。例如，使用二階段逆滲透(RO)裝置。然而，由於使用二階段逆滲透裝置，用於減低液流硬度之系統成本可能較高。

因此，有需要針對水回收將硬度離子移除之新穎及改良的脫鹽系統及方法。

根據本發明之一實施例，提供一種用於自水性物流移除 離子之脫鹽系統。該脫鹽系統包括至少一個脫鹽電池。該至少一個脫鹽電池包括第一及第二電極、配置於各別的第一及第二電極上之陰離子交換層及陽離子交換層及配置在該等第一及第二電極之間之隔板。該至少一個脫鹽電池進一步包括配置在該等第一及第二電極之間之離子交換樹脂。

根據本發明之另一實施例，提供一種用於自水性物流移除離子之脫鹽系統。該脫鹽系統包括脫鹽裝置。該脫鹽裝置包括第一及第二電極、配置在該等第一及第二電極之間之至少一個雙極電極及配置在各對相鄰電極之間之複數塊隔板。該脫鹽裝置進一步包括配置在各對相鄰電極之各別電極上之陰離子及陽離子交換層及配置在各對相鄰電極之間之離子交換樹脂。

本發明實施例進一步提供一種用於自水性物流移除離子之方法。該方法包括在該脫鹽電池之充電狀態中使第一進料流通過配置在脫鹽電池之各別第一及第二電極上所配置之陰離子交換層及陽離子交換層之間之離子交換樹脂以製得排出物流，及在該脫鹽電池之放電狀態中使第二進料流通過該離子交換樹脂以將自該第一進料流移除的離子帶出該脫鹽電池而製得濃縮物流。

由所提供之本發明較佳實施例搭配附圖之以下詳細說明可更佳地明瞭該等及其他優點及特徵。

下文將參照附圖來闡述本揭示案之較佳實施例。於以下 說明中，未詳細闡述熟知的功能或構造以避免以不必要的細節混淆揭示內容。

圖1為根據本發明一實施例之脫鹽系統10之示意圖。如圖1中說明，脫鹽系統10包括脫鹽裝置11及與該脫鹽裝置11流體連通之電去離子(EDI)裝置12。

脫鹽裝置11係經組態以接收來自供脫鹽處理用之第一液體源(未示出)之具有鹽或其他雜質之第一進料(水性)流13，而移除其中的帶電物種或標靶離子以製得排出物流14。於非限制性實例中，於該第一進料流13中之鹽可包括帶電粒子，諸如鈉離子(Na⁺)、氯離子(Cl^-)、包括鎂離子(Mg²⁺)及/或鈣離子(Ca²⁺)之硬度離子及/或其他離子。於一非限制性實例中，於該第一進料流13中之該等帶電離子至少包括諸如硬度離子之標靶離子。

就所說明配置而言，脫鹽裝置11進一步經組態以在該第一進料流13脫鹽之後接收來自第二液體源之第二進料流15，而將自該第一進料流13移除的帶電物種或標靶離子帶出該脫鹽裝置11以製得濃縮物流16，該濃縮物流16具有較第二進料流15高之帶電物種濃度。

於該說明實例中，第一進料流13及排出物流14在脫鹽裝置11之充電狀態中分別經由閥17、18引入及導出該脫鹽裝置11。第二進料流15及濃縮物流16在脫鹽裝置11之放電狀態中分別經由閥17、18引入及導出該脫鹽裝置11。於充電狀態中，第二進料流15及濃縮物流16之流動路徑經各別的閥17、18封閉。於放電狀態中，第一進料流13及產物流14 之流動路徑經各別的閥17、18封閉。

濃縮物流16可再導入至第二進料流15而循環至該脫鹽裝置11中。隨著濃縮物流16不斷地循環，鹽或其他雜質之濃度不斷地增加直到濃縮物流16呈飽和或過飽和為止。結果，飽和或過飽和程度可達到於濃縮物流16中開始產生沉澱之點。於一些實例中，濃縮物流16之至少一部分可自通道100排放。

第一進料流13及第二進料流15可包含或可不包含相同的鹽或雜質，且可具有或可不具有相同濃度之鹽或雜質。於非限制性實例中，第一及第二進料流13、15可由同一(或單一)液體源提供。於一些應用中，第一進料流13可在脫鹽裝置11之放電狀態中充作第二進料流15。可使用或不使用閥17、18。

因此，由於脫鹽裝置11之脫鹽處理，可移除於第一進料流13中包括硬度離子之帶電或標靶離子之至少一部分。結果，製得排出物流14且接著可引入至EDI裝置12中進行進一步處理，該排出物流14可為稀釋液且相較於第一進料流13具有更低濃度之帶電物種(諸如硬度離子)。

排出物流14可經循環至脫鹽裝置11中或引入任何其他適宜脫鹽裝置中進行進一步處理，以在引入至EDI裝置12中之前將其中的帶電物種移除。於特定應用中，可根據不同應用使用或不使用EDI裝置。

如本文所用術語「EDI」意指一種使用離子交換膜及離子交換樹脂微球自水或其他流體移除標靶離子或帶電物種 以製造較高品質水(例如，純水或超純水)之電化學純化法。

EDI裝置12包括分別經組態以充作陽極及陰極之一對電極。複數個交替之陰離子及陽離子交換膜配置在該陽極及該陰極之間從而在其間形成複數個交替之第一及第二通道，該等通道於操作條件下亦稱為稀釋及濃縮通道。複數塊隔板配置在每對膜之間及該等電極與各別相鄰膜之間，此可類似於電透析(ED)裝置之結構。類似地，該(等)陰離子交換膜係經組態為陰離子可通過。該(等)陽離子交換膜係經組態為陽離子可通過。

此外，根據不同應用，該等第一通道或該等第二通道可經填充用於促進離子輸送之離子交換樹脂，從而增進相鄰離子交換膜之間的傳導性及電化學水分解。於特定應用中，該等第一通道或該等第二通道可經部分或完全填充離子交換樹脂。於一非限制性實例中，該等第一(稀釋)通道經填充離子交換樹脂。

就一些配置而言，該EDI裝置12之該等電極可呈彼此平行配置以形成堆疊結構之板形式。或者，該等電極可以不同構形配置。例如，該等電極可以同心方式配置，其間具有螺旋狀及連續空間。於一些應用中，該等電極可包括導電材料。該等隔板可包括任何離子可穿透的非導電性材料，包括膜及多孔及無孔材料。

於非限制性實例中，EDI裝置12之陰極可包括不銹鋼。EDI裝置12之陽極可包括氧化銥或鉑塗覆之鈦。陰離子交 換膜可包括包含第四胺基之聚合材料。陽離子交換膜可包括包含磺酸基及/或羧酸基之聚合材料。離子交換樹脂可包括交聯聚苯乙烯或其他適宜材料。

因此，於操作期間，對EDI裝置12施加電流。將來自脫鹽裝置11之排出物流14引入經填充離子交換樹脂微球之稀釋通道中，以進一步移除其中之諸如硬度離子之標靶離子而製得具有更高品質之產物流體19。將來自液體源(未示出)之輸入流20引入至濃縮通道中，以將來自各別稀釋通道之經移除標靶離子帶出EDI裝置12而產生濃縮液21。於特定應用中，產物流體19可經循環進入EDI裝置12中進行進一步處理。可將來自脫鹽裝置11之濃縮物流16引入EDI裝置12之濃縮通道中以帶走該等經移除的標靶離子。

同時，在第一通道中之離子交換樹脂中發生水分解反應，產生用於再生離子交換樹脂之H⁺及OH^-以助於連續操作。電解質流(未示出)可通過電極之表面，以移除在操作期間產生的氣體(諸如氫氣及氯氣)來保護該等電極。

一般而言，EDI裝置12對意欲在其中進行處理之液體具有硬度容限。例如，EDI裝置之硬度容限通常約小於1 ppm。為使液體硬度減低至適宜水平以減小或消除EDI裝置12於處理期間之結垢或污染傾向，如圖1所繪示，使用脫鹽裝置11來預處理第一進料流13以產生具有適宜含量之標靶離子(包括但不限於硬度離子)之排出物流14，來進一步在EDI裝置12中進行處理。

圖2繪示根據本發明一實施例之脫鹽裝置11之示意圖。 如圖2所說明，脫鹽裝置11包括第一電極22、第二電極23、陰離子交換層24、陽離子交換層25及隔板26，其亦稱為脫鹽電池。如本文所用之術語「層」可能未指明材料之特定厚度。

於該說明實例中，分別將第一及第二電極22、23連接至電源(未示出)之正及負端以充作陽極及陰極。因此，陰離子交換層24與陽極22緊密接觸及陽離子交換層25與陽極23緊密接觸。或者，第一電極22及第二電極23可分別充作陰極及陽極，以致陰離子交換層24及陽離子交換層25可分別配置於陽極23及陰極22上。

就一些配置而言，第一及第二電極22、23可為鈦板或鉑塗覆之鈦板。於其他實例中，第一及第二電極22、23可包括導電材料，該等導電材料可為或可不為導熱性，及可包含具有較小尺寸及大表面積之顆粒。該導電材料可包括一或多種碳材料。該等碳材料之非限制性實例包括活性碳顆粒、多孔碳顆粒、碳纖維、碳氣凝膠、多孔中間相碳(mesocarbon)微球或其組合。於其他實例中，該等導電材料可包括導電複合體，諸如錳或鐵或兩者之氧化物或鈦、鋯、釩、鎢之碳化物或其組合。

於該說明實例中，第一及第二電極22、23係呈彼此平行配置以形成堆疊結構之板形式。於其他實例中，第一及第二電極22、23可具有各種不同形狀，諸如片狀、塊狀或圓柱狀。此外，第一及第二電極22、23可以不同構形配置。例如，第一及第二電極22、23可以同心方式配置，其間具 有螺旋狀及連續空間。

於一些應用中，陰離子及陽離子交換層24、25可經組態以利於離子自進料流輸送至各別電極。於一些實例中，陰離子交換層24可包括經組態以不僅可使單價陰離子通過而且可使多價陰離子通過之常見陰離子交換層。於特定應用中，基於例如用於移除單價陰離子之不同應用，陰離子交換層24可包括經組態成為單價陰離子可通過的單價陰離子交換層。類似地，陽離子交換層25可包括常見陽離子交換層或單價陽離子交換層。於非限制性實例中，陰離子交換層24及陽離子交換層25可為常見離子交換層。

於一些實施例中，陰離子交換層24及/或陽離子交換層25可為獨立式，以配置於各別電極22、23上。或者，陰離子交換層24及/或陽離子交換層25可呈膜形式塗覆於各別電極22、23之表面上。於特定應用中，陰離子交換層24及/或陽離子交換層25可分散於各別電極22、23中。隔板26係配置在陰離子交換層24與陽離子交換層25之間，且可包括任何離子可穿透的非導電材料以分隔第一電極22及第二電極23。

就說明於圖2中之配置而言，在脫鹽裝置11之充電狀態期間，來自電源之正及負電荷分別累積於陽極22及陰極23之表面上。具有帶電物種之第一進料流13通過閥17及進入脫鹽裝置11中，至少將硬度離子移除。由於正及負電荷之吸引作用，第一進料流13中之陰離子(諸如Cl^-)及陽離子(諸如硬度離子)通過各別的陰離子及陽離子交換層24、25 而累積於各別電極22、23上。

由於此電荷累積於脫鹽裝置11內部的結果，排出物流14(其係經由閥18自脫鹽裝置11流出的稀釋液)相較於第一進料流13具有更低濃度之帶電物種，諸如硬度離子及Cl^-。於特定實施例中，排出物流14可經由饋送通過另一脫鹽裝置而再次經歷去離子化。

於放電狀態期間，經吸附的離子(諸如硬度離子及Cl^-)分別自第一及第二電極22及23之表面解離。第二進料流15通過閥17及進入脫鹽裝置11中，以在該等離子自各別電極解離及通過各別陰離子及陽離子交換層24、25而與第二進料流15接觸期間將該等離子帶離脫鹽裝置11。

結果，產生濃縮物流16且其相較於第二進料流15可具有更高濃度之帶電物種(諸如硬度離子)。於一實施例中，就放電而言，第一及第二電極22、23之極性可維持相同，可在兩電極間施加短路，以致陰離子及陽離子自各別電極22、23脫附。於另一實施例中，可逆轉第一及第二電極22、23之極性以脫附該等離子。於特定應用中，可將濃縮物流16再導入至第二進料流15中以於脫鹽裝置11之放電狀態中循環。

如圖2所繪示，脫鹽裝置(電池)11進一步包括配置在陰離子交換層24及陽離子交換層25之間之離子交換樹脂微球27。於非限制性實例中，離子交換樹脂微球27可由聚合物組成，該聚合物經構造成使其中的離子與通過之第一進料流13中之離子交換，以充作在脫鹽裝置11之充電狀態中離 子自第一進料流13輸送至該(等)各別電極之離子通道。

離子交換樹脂被廣泛地用於水處理製程，例如，用於水軟化及水純化。一般而言，離子交換樹脂具有呈直徑約0.5 mm至約2 mm之微球形式之不溶性材料。該等不溶性材料於其表面上具有多孔結構以鬆散地將離子固定於其上，該等離子與通過之進料流中的離子交換而對操作期間該等材料之特性無任何改變。於非限制性實例中，不溶性材料可包括酸或鹼以充作陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂來交換液體中的陽離子或陰離子。用於離子交換樹脂微球27之材料之非限制性實例包括交聯聚苯乙烯或其他適宜材料。於一實例中，離子交換樹脂微球27係由Lanxess公司，Birmingham,NJ,USA所銷售。

就說明配置而言，離子交換樹脂微球27包括陰離子交換樹脂微球28及與陰離子交換樹脂微球28混合之陽離子交換樹脂微球29(其亦稱為離子交換樹脂微球之混合床)。於特定應用中，基於例如用於移除不同標靶離子之不同應用，離子交換樹脂微球27可包括陰離子交換樹脂微球及陽離子交換樹脂微球中之一者。

於一非限制性實例中，陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微球29之體積比為1：1，及陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微球29可均勻地混合，例如，陰離子交換樹脂微球及陽離子交換樹脂微球係如圖2所說明交替地配置，以改良在第一進料流與各別電極之間之離子輸送效率。或者，陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微 球29可具有不同體積及/或可非均勻地混合。

因此，例如，於操作期間於充電狀態下，在第一進料流13通過離子交換樹脂微球27期間，陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微球29交換各自的離子，以將陰離子及陽離子朝各別電極22、23輸送。於非限制性實例中，在操作期間，可以一適宜控制桿控制通過脫鹽裝置11之電流來減緩或避免於離子交換樹脂微球27中發生之水分解反應。

圖3為說明在根據本發明之脫鹽裝置中使第一進料流脫鹽之實驗圖。於該例示性實驗中，實驗條件包括：第一進料流13之流速為約240 mL/min，離子交換樹脂微球27沿該第一進料流輸入方向的高度為約1.5 mm，第一進料流13之導電率為約43 uS/cm(如柱A所說明)，第一進料流13之硬度為約11 ppm(如柱C所說明)，及施用於脫鹽裝置11之電流為約200 mA。於一實例中，第一進料流13包括具有約11 ppm硬度之氯化鈣(CaCl₂)、氯化鎂(MgCl₂)及碳酸氫鈉(NaHCO₃)之混合物。

如圖3所說明，在於脫鹽裝置11中脫鹽第一進料流之後，排出物流14之導電率為約9 uS/cm(如柱B所說明)及該排出物流之硬度為約0.9 ppm(如柱D所說明)，其小於1 ppm。因此，於脫鹽之後，第一進料流中之硬度減低約90%，其顯示較高的硬度離子移除效率。由於此較高的硬度離子移除效率，可利用脫鹽裝置11來移除以相對較低濃度存在於第一進料流中之硬度離子而增大其彈性。

由於脫鹽裝置11中離子交換樹脂微球27之離子輸送，於 標靶離子在第一進料流與各別電極之間輸送期間，對離子輸送之阻力減小使得能量消耗相對較低。圖4為說明當在脫鹽期間施加約200 mA電流時在具有及不具有離子交換樹脂微球27之脫鹽裝置11上之電壓之比較的實驗圖。實驗條件與圖3中所示者相同。

如圖4所說明，相較於未使用離子交換樹脂微球27之混合床之脫鹽裝置11上約19 V之電壓(如柱F所說明)，當使用經混合之離子交換樹脂微球27時，電壓為約0.95 V(如柱E所說明)，其顯示較低的能量消耗。

於一些應用中，藉由使用離子交換樹脂微球27，第一及第二電極22、23之間的距離係在約0.5mm至約20mm(例如，約2mm至約20mm)範圍內。於一非限制性實例中，第一及第二電極22、23之間的距離為約8 mm，此亦意指脫鹽裝置11在一程中可處理較大量的第一進料流。

應注意圖2中之配置僅係例示性。於一些應用中，可利用脫鹽裝置11來移除包括(但不限於)硬度離子之不同標靶離子。陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微球29可配置成其他構形，包括(但不限於)例如圖2及5至6中所顯示的構形。

如圖5所說明，陰離子交換樹脂微球28及陽離子交換樹脂微球29係分別沿離子交換樹脂微球27之高度方向配置成第一及第二行(未作標記)。該等第一及第二行係沿第一電極22及第二電極23之間與離子交換樹脂微球27之高度方向垂直的方向交替配置。如圖6所說明，陰離子交換樹脂微 球28及陽離子交換樹脂微球29係分別沿第一電極22及第二電極23之間的方向配置成第一及第二列(未作標記)。此等第一及第二列係沿離子交換樹脂微球27之高度方向交替配置。

就一些配置而言，脫鹽系統10可包括脫鹽裝置30，其包括複數個圖2所示之脫鹽裝置(電池)11，其如圖7所說明堆疊在一起且在各對相鄰脫鹽裝置11之間配置有一或多塊絕緣隔板31。因此，在操作期間，可處理較大量的進料流13且效率較高及能耗較低。

於其他應用中，脫鹽系統10可包括如圖8中所說明之脫鹽裝置32。脫鹽裝置32包括第一電極22、第二電極23、介於第一及第二電極22、23之間之至少一個雙極電極33及配置在各對相鄰電極之間之複數塊隔板26。離子交換樹脂微球27配置在各對相鄰電極之間，及陰離子交換層24及陽離子交換層25配置於各對相鄰電極之各別電極上。圖2及5至8中之相同數字指示類似元件。

就圖8中之配置而言，各雙極電極33具有經由離子不可穿透層分隔之正側及負側。於一些實例中，雙極電極可不受限於任何特定雙極電極。於非限制性實例中，雙極電極之論述可參見US/20110024287之公開申請案(讓渡給通用電氣公司(General Electric Company))，該案之內容以全文引用的方式併入本文中。因此，類似於圖7中之配置，於處理期間，可處理較大量的進料流13且效率較高及能耗較低。

於本發明之實施例中，利用陰離子及陽離子交換層及離子交換樹脂微球自進料流移除諸如硬度離子之標靶離子。於非限制性實例中，至少歸因於使用離子交換樹脂微球，可有效率地處理具有硬度例如大於10 ppm之進料流以進一步於EDI裝置中進行處理。此使得系統之彈性及硬度容限增加。

此外，於操作期間，至少歸因於使用離子交換樹脂微球，所消耗的能量相對較低以致減低操作成本。此外，相較於習知脫鹽系統中配對電極之間例如0.76 mm的距離，所說明配置之配對電極之間的距離係大於0.76mm，例如在2mm至20mm範圍內，較大量的進料流通過其進行處理以改良系統效率。

儘管已以典型實施例說明並闡述本揭示案，但用意不在受限於所顯示細節，因為可在不以任何方式脫離本揭示案之精神下作出各種不同修改及替代。因此，熟習此項相關技藝者僅僅利用例行實驗便可對本文所揭示內容作出其他修改及等效變動，及咸信所有該等修改及等效變動係屬於隨後申請專利範圍所界定之揭示內容之精神及範疇內。

10‧‧‧脫鹽系統

11‧‧‧脫鹽裝置

12‧‧‧EDI裝置

13‧‧‧第一進料(水性)流

14‧‧‧排出物流/產物流

16‧‧‧濃縮物流

18‧‧‧閥

19‧‧‧產物流體

20‧‧‧輸入流

21‧‧‧濃縮液

22‧‧‧第一電極/陰極

23‧‧‧第二電極/陽極

24‧‧‧陰離子交換層

25‧‧‧陽離子交換層

26‧‧‧隔板

27‧‧‧離子交換樹脂微球

28‧‧‧陰離子交換樹脂微球

29‧‧‧陽離子交換樹脂微球

30‧‧‧脫鹽裝置

31‧‧‧絕緣隔板

32‧‧‧脫鹽裝置

33‧‧‧雙極電極

100‧‧‧通道

圖1為根據本發明一實施例之脫鹽系統之示意圖；圖2為根據本發明一實施例之圖1所示脫鹽系統之脫鹽裝置之示意圖；圖3為說明在根據本發明一實施例之脫鹽裝置中脫鹽處理第一進料流之實驗圖； 圖4為說明在根據本發明一實施例之脫鹽處理期間具有及不具有離子交換樹脂微球之脫鹽裝置之電壓之實驗圖；圖5至6為根據本發明另外兩個實施例之脫鹽裝置之離子交換樹脂微球配置之示意圖；及圖7至8為根據本發明之兩實施例之脫鹽系統之脫鹽裝置之示意圖。

10‧‧‧脫鹽系統

11‧‧‧脫鹽裝置

12‧‧‧EDI裝置

13‧‧‧第一進料(水性)流

14‧‧‧排出物流/產物流

16‧‧‧濃縮物流

18‧‧‧閥

19‧‧‧產物流

20‧‧‧輸入流

21‧‧‧濃縮液

100‧‧‧通道

Claims (20)

1. 一種用於自水性物流移除離子之脫鹽系統，該系統包括：至少一個脫鹽電池，該電池包括：第一及第二電極；陰離子交換層及陽離子交換層，其等配置在各別的第一及第二電極上；隔板，其配置在該等第一及第二電極之間；及離子交換樹脂，其配置在該等第一及第二電極之間。
2. 如請求項1之脫鹽系統，其中該離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂微球及陽離子交換樹脂微球之混合物。
3. 如請求項2之脫鹽系統，其中該等陰離子交換樹脂微球及該等陽離子交換樹脂微球之體積比為1：1。
4. 如請求項1之脫鹽系統，其中該等第一及第二電極之間的距離係在約2 mm至約20 mm範圍內。
5. 如請求項4之脫鹽系統，其中該等第一及第二電極之間的距離為約8 mm。
6. 如請求項1之脫鹽系統，其中該脫鹽系統包括複數個堆疊在一起之脫鹽電池，且在各對相鄰脫鹽電池之間配置有至少一塊絕緣隔板。
7. 如請求項1之脫鹽系統，其進一步包括EDI裝置，該EDI裝置與該至少一個脫鹽電池流體連通，用於進一步處理來自該至少一個脫鹽電池之排出物流。
8. 如請求項1之脫鹽系統，其中該至少一個脫鹽電池係經 組態以自進料流移除硬度離子。
9. 一種用於自水性物流移除離子之脫鹽系統，該脫鹽系統包括：脫鹽裝置，該脫鹽裝置包括：第一及第二電極；至少一個雙極電極，其配置於該等第一及第二電極之間；複數塊隔板，其等配置於各對相鄰電極之間；陰離子及陽離子交換層，其等配置於各對相鄰電極之各別電極上；及離子交換樹脂，其配置在各對相鄰電極之間。
10. 如請求項9之脫鹽系統，其中該離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂微球及陽離子交換樹脂微球之混合物。
11. 如請求項10之脫鹽系統，其中該等陰離子交換樹脂微球及該等陽離子交換樹脂微球之體積比為1：1。
12. 如請求項9之脫鹽系統，其中各對相鄰電極之間的距離係在約2 mm至約20 mm範圍內。
13. 如請求項12之脫鹽系統，其中各對相鄰電極之間的距離為約8 mm。
14. 一種用於自水性物流移除離子之方法，該方法包括：在該脫鹽電池之充電狀態中，使第一進料流通過配置在脫鹽電池之各別第一及第二電極上所配置之陰離子交換層及陽離子交換層之間之離子交換樹脂以製得排出物流；及 在該脫鹽電池之放電狀態中，使第二進料流通過該離子交換樹脂以將自該第一進料流移除的離子帶出該脫鹽電池而製得濃縮物流。
15. 如請求項14之方法，其進一步包括將該排出物流引入至EDI裝置中進行進一步處理。
16. 如請求項14之方法，其進一步包括將該濃縮物流再導入至該第二進料流中。
17. 如請求項14之方法，其中該第一進料流充作在該脫鹽電池之放電狀態中的該第二進料流。
18. 如請求項14之方法，其中該離子交換樹脂包括陰離子交換樹脂微球及與該等陰離子交換樹脂微球混合之陽離子交換樹脂微球，及其中該等陰離子交換樹脂微球及該等陽離子交換樹脂微球之體積比為1：1。
19. 如請求項14之方法，其中該等第一及第二電極之間的距離係在約2 mm至約20 mm範圍內。
20. 如請求項14之方法，其中該等第一及第二電極之間的距離為約8 mm。