TW201335077A - 具有離子交換及雙極性電透析之電透析 - Google Patents

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Abstract

在本說明書所闡述之水處理系統中，ED裝置(其可係EDR裝置)與離子交換單元及雙極性電透析(BPED)裝置組合。該離子交換單元(例如弱酸性陽離子交換單元)係置於該ED裝置上游且將二價陽離子自進給水移除至該ED裝置。該BPED裝置接納來自該ED裝置之鹽濃縮溶液並產生再生溶液。需要時，使用此再生溶液再裝填該離子交換單元。該再生溶液可係酸性溶液。

Description

具有離子交換及雙極性電透析之電透析
本揭示內容係關於使用電透析處理水之系統及方法。
電透析(ED)係使用所施加電位差來將離子自一種溶液傳輸穿過離子交換膜至另一溶液之水處理方法。例如，在脫鹽法中，使用所施加電位差來使鹽離子自進給溶液移動至鹽濃縮溶液，藉此降低進給溶液中之鹽濃度。進給溶液可係(例如)井水、微咸地表水、部分脫鹽海水或經處理供回收之廢水。
ED通常係使用電透析堆疊來實施。電透析堆疊包括放置於兩個電極之間之交互陰離子及陽離子交換膜。進給溶液係在陰離子及陽離子交換膜之交替對之間流動。所施加電位差使得：(1)陽離子移動穿過陽離子交換膜朝向陰極；且(2)陰離子移動穿過陰離子交換膜朝向陽極，進入至鹽濃縮溶液中。陰離子及陽離子陷獲於毗鄰組之陰離子及陽離子交換膜之交替對之間，從而產生鹽濃縮溶液。所施加電位差由此使得鹽濃縮溶液濃縮有來自進給溶液之陽離子及陰離子，且使得進給溶液之陽離子及陰離子濃度降低。以此方式，電透析堆疊遞送脫鹽流出物。
ED設備易於結垢。由於極化現象，因此鹽濃縮溶液之離子濃度在直接靠膜表面處特別高。電流之通過亦導致在鹽濃縮溶液中生成酸-鹼，此在陰離子交換膜與鹽濃縮溶液之間之界面處造成鹼性環境。此環境促進碳酸鈣及氫氧 化鎂結垢之沈澱。亦觀察到(例如)硫酸鋇及硫酸鍶之結垢。陽極及陰極處之其他反應往往亦造成結垢。
首先，利用流動通道間隔件來解決ED設備中之結垢。除將膜隔開膜以外，流動通道間隔件亦以適當流速產生紊流，此減少膜表面處之離子極化。然而，仍存在一些極化。第二技術係使用往復式電透析(EDR)法，其中週期性地逆轉電流方向及液體流動。EDR單元比普通ED設備較不易結垢，此在許多應用中足以證明該等EDR單元之複雜性及費用均增加，但即使EDR單元亦仍經歷結垢問題。另一方法係將諸如硫酸等酸或專業去垢化學品注入至ED裝置中。然而，化學品增加成本且酸可腐蝕ED設備之部件。此外，需要大量酸來防止ED裝置內濃縮及緩衝溶液之結垢。再一方法係預處理進給水以將其軟化。然而，軟化需要化學品輸入，例如石灰或離子交換再生型化學品。
儘管存在上述技術，但結垢仍係ED方法中之問題。水垢增加堆疊之電阻，此致使電效率降低。結垢之威脅使得製造商限制電流密度，此致使堆疊必須更大。結垢之威脅亦使得操作者限制鹽濃縮溶液濃縮之程度，此使得對於相同產物輸出而言使用更多進給水且生成更多廢水。
以下論述意欲向讀者介紹詳細論述以遵循但並非限制任何所主張之發明。所主張發明可係指下文所闡述要素或步驟之次組合，或係指一或多個下文所闡述要素或步驟與本說明書之其他部分中所闡述之要素或步驟之組合。
在本說明書中所闡述之水處理系統中，ED裝置(其可係EDR裝置)與離子交換單元及雙極性電透析(BPED)裝置組合。離子交換單元(例如弱酸型陽離子交換單元)置於ED裝置上游且將二價陽離子自進給水移除至ED裝置。ED裝置處理此進給水以產生脫鹽流出物及鹽濃縮溶液。BPED裝置接納來自ED裝置之鹽濃縮溶液且產生再生溶液。需要時，使用此再生溶液再裝填離子交換單元。
並非將本發明限於任一特定操作理論或益處，本發明者相信，上述系統及其執行之處理方法提供其主要組件之協同組合。由於離子交換單元將二價陽離子自進給水移除至ED裝置，故亦降低ED裝置內鹽濃縮溶液及電極室中二價陽離子之濃度。結垢主要係由二價陽離子造成，且因此減少結垢。然而，藉由利用再生BPED溶液使離子交換裝置再生來避免或減少離子交換軟化之主要缺點(亦即需要消耗化學再生劑)。而此再生BPED溶液係自來自ED裝置通常視為廢流之鹽濃縮溶液產生。因此，此廢流減少且重新使用，並避免對購買、儲存及消耗自系統外部所引入化學品之需要。再生BPED溶液可係酸性溶液。
一般而言，本揭示內容提供使用電透析使水溶液脫鹽之方法及系統，其中該系統包括有利地使用來自系統之一個組件之廢物作為系統之另一組件之期望起始材料之組件。
脫鹽系統包括：離子交換裝置，其經調適以接納欲處理之進給水並產生多價陽離子耗乏溶液；電透析裝置，其經 調適以接納多價陽離子耗乏溶液並產生脫鹽流出物及鹽濃縮溶液；雙極性電透析裝置，其經調適以接納鹽濃縮溶液並產生酸性溶液；以及離子交換再生系統，其經調適以使酸性溶液流動穿過離子交換裝置。
在系統之一些實例中，系統之組件及其執行之製程僅使用足量之起始材料來生成一定量之滿足隨後組件之起始材料需求之廢物。
在圖1中圖解說明本揭示內容之水處理系統之實例。水處理系統(10)包括離子交換裝置(12)及電透析裝置(14)。離子交換裝置(12)接納欲處理之進給水(16)且提供多價陽離子耗乏溶液(18)，該多價陽離子耗乏溶液係由電透析裝置(14)接納。多價陽離子耗乏溶液(18)之對電透析裝置(14)運行有害之離子降低。電解裝置(14)提供鹽濃縮溶液(20)及脫鹽流出物(22)。
當前應用之水處理系統(10)亦包括雙極性電透析裝置(24)。雙極性電透析裝置(24)接納鹽濃縮溶液(20)且提供鹼性溶液(26)及酸性溶液(28)。酸性溶液(28)用於在需要時使用離子交換裝置(12)內之離子交換再生系統使離子交換裝置(12)中之耗乏離子交換劑再生，該離子交換再生系統係經調適以使酸性溶液(28)流動穿過離子交換裝置。
離子交換裝置(12)使用離子交換再生系統接納再生酸性溶液(28)，且酸置換自進給水(16)移除之離子。移除所置換離子，並藉由離子交換裝置(12)將其於酸性再生劑流出物(30)中排放。以此方式，利用酸再生離子交換劑，且可 再次用於移除進給水(16)中之離子且利用來自離子交換劑之離子(例如水合氫離子)置換該離子。
除關於圖解說明於圖1中之系統之上述組件以外，圖解說明於圖2中之水處理系統(32)亦可包括至少一個旁路以將至少一部分輸入流分流離開組件。例如，旁路可將離子交換裝置(12)周圍之欲處理進給水、鹽濃縮溶液分流離開雙極性電透析裝置(24)，或將酸性溶液分流離開離子交換裝置(12)。展示具有三個旁路之水處理系統(32)，但另一選擇，本揭示內容之系統可包括一或兩個旁路。本申請案之其他水處理系統可包括三個以上旁路。
水處理系統(32)接納欲處理之進給水(16)。若進給水(16)不會促進電透析裝置(14)中之結垢，例如由於進給水中多價陽離子之濃度低於期望臨限值，則可使用進給水旁路(34)來分流離子交換裝置(12)周圍之進給水(16)。若多價陽離子之濃度高於期望臨限值，則可在離子交換裝置(12)中處理一部分進給水(16)，同時分流離子交換裝置(12)周圍之其餘部分進給水(16)。選擇離子交換裝置中所處理進給水之量，以使得移除足夠多價陽離子以使組合之分流及未分流部分中多價陽離子之最終濃度低於期望臨限值。
分流離子交換裝置(12)周圍之所有或一部分進給水(16)且僅處理足以使組合之分流及未分流部分中之多價陽離子之最終濃度低於期望臨限值的進給水，可減少電透析裝置中之結垢且降低與離子交換裝置(12)相關之操作及維護成本以及所需酸性溶液(28)之量。
雙極性電透析裝置(24)接納鹽濃縮溶液(20)。若已產生足量之酸性溶液(28)，例如若存在足以使離子交換裝置(12)中之耗乏離子交換劑再生的酸性溶液，則可使用鹽濃縮溶液旁路(36)將所有鹽濃縮溶液(20)分流離開雙極性電透析裝置(24)，藉此產生鹽濃縮溶液(38)。使用鹽濃縮溶液旁路(36)，以此方式可避免水處理系統(32)與運行及維護雙極性電透析裝置(24)相關之成本。
或者，可藉由使用鹽濃縮溶液旁路(36)將一部分鹽濃縮溶液(20)分流離開雙極性電透析裝置(24)來調變酸性溶液(28)之產生速率，藉此產生鹽濃縮溶液(38)，同時將鹽濃縮溶液(20)提供至雙極性電透析裝置(24)。以此方式，可以與離子交換裝置(12)中使用酸性溶液(28)再生離子交換劑之速率相等之速率產生酸性溶液(28)。
離子交換裝置(12)接納酸性溶液(28)。若離子交換裝置(12)已接納足量之酸性溶液(28)，例如若新近已再生離子交換劑，則可使用酸性溶液分流器(40)將所有酸性溶液(28)分流離開離子交換裝置(12)，藉此產生酸性流出物(42)。在酸性流出物(42)不能滿足抵消與運行雙極性電透析裝置(24)相關之維護及操作成本之商業期望之情形下可期望如此。
或者，可藉由使用酸性溶液旁路(40)將一部分酸性溶液(28)分流離開離子交換裝置(12)來調變酸性溶液(28)進入離子交換裝置中之流速率，藉此產生酸性流出物(42)，同時將酸性溶液(28)提供至離子交換裝置(12)。以此方式，離 子交換劑之再生中所用酸消耗速率可與自離子交換劑置換多價陽離子之速率相等。以此方式，酸性再生劑流出物(30)可係中性或弱酸性，此乃因實質上所有酸均用於再生離子交換劑。
該三個旁路可以任一組合使用以端視諸如以下因素最佳化系統之操作：個別組件之操作及維護成本、對藉由個別組件產生之流出物之商業期望或藉由個別組件產生之流出物之處置成本。
電透析裝置(14)包括實施電透析之電透析堆疊。在圖3中展示電透析堆疊(110)之圖解說明。電透析堆疊(110)包括置於陰極(116)與陽極(118)間之交替陽離子及陰離子交換膜(分別為112及114)。電透析進給溶液(120)在陰離子及陽離子交換膜(112及114)之交替對之間流動，且所施加電位差使得：(1)陽離子(122)移動穿過陽離子交換膜(112)朝向陰極；且(2)陰離子(124)移動穿過陰離子交換膜(114)朝向陽極。將陽離子及陰離子濃縮成藉由電透析裝置(14)分配之鹽濃縮溶液(20)。電透析進給溶液(120)應理解為欲處理之進給水(16)、多價陽離子耗乏溶液(18)或該兩者連同任一再循環脫鹽流出物(22)一起之任一混合物。
所施加電位差使得鹽濃縮溶液(20)濃縮有來自進給溶液(120)之陽離子(122)及陰離子(124)，且進給溶液(120)之陽離子(122)及陰離子(124)濃度降低。以此方式，電透析堆疊遞送脫鹽流出物(22)。
為攜載電流穿過電透析堆疊(110)，提供電極溶液 (130)，該電極溶液流經陰極(116)及陽極(118)。電極溶液(130)包括離子以攜載電流，且未展示於圖1或2中。電極溶液(130)可具有與進給溶液(120)相同之組成，或可具有與進給溶液不同之組成。電極溶液(130)係作為電極沖洗流出物(132)自電透析堆疊遞送，其未展示於圖1或2中。
此外，將濃縮溶液(134)提供至電透析堆疊(110)，該濃縮溶液在陽離子交換膜(112)及陰離子交換膜(114)之對之間流動。濃縮溶液(134)最初可與進給溶液(120)相同。進給溶液中之離子流動穿過離子交換膜並進入濃縮溶液(134)中，從而產生鹽濃縮溶液(20)，該鹽濃縮溶液係自電透析堆疊(110)分配。
電透析堆疊(110)可以多種不同組態操作。例如，電透析堆疊(110)可：連續地接納電透析進給溶液(120)，藉此作為連續製程操作；接納電透析進給溶液(120)之一批溶液且使該批溶液循環穿過電透析堆疊(110)，藉此作為分批製程操作；或連續地接納電透析進給溶液(120)但使溶液循環穿過電透析堆疊(110)，藉此作為進給與排出製程操作。電透析堆疊(110)中之電流及流可如已知EDR方法一般週期性地逆轉。
雙極性膜電透析(或雙極性電透析)係將電解與電透析耦合之方法，其接納鹽溶液且提供酸性溶液及鹼性溶液。雙極性膜電透析槽可係二間隔槽或三間隔槽，此端視欲產生之酸及鹼而定。
二間隔槽可包括雙極性膜及陽離子交換膜或陰離子交換 膜。包括雙極性膜及陽離子交換膜之二間隔槽可用於轉換強鹼與弱酸之鹽，例如乙酸鈉、乳酸鹽、甲酸鹽、甘胺酸鹽以及其他有機酸及胺基酸。與此相比，包括雙極性膜及陰離子交換膜之二間隔槽可用於轉換強酸與弱鹼之鹽，例如氯化銨、硫酸銨及乳酸銨。在三間隔槽中，可將鹽的水溶液轉換為強鹼及強酸，例如將NaCl轉換為NaOH及HCl。亦可使用三間隔槽轉換其他鹽，例如KF、Na2SO4、NH4Cl、KCl以及有機酸與鹼之鹽。
可用於本揭示內容之水處理系統中之三間隔雙極性電透析槽(200)之圖解說明展示於圖4中。
雙極性電透析槽(200)圖解說明在陰極(202)與陽極(204)之間之單一槽，但應瞭解，可在雙極性電透析堆疊中安裝多個槽。使用電解，雙極性電透析將於雙極性膜(206)之陽離子交換膜部分與陰離子交換膜部分之間發現之水分解為H+及-OH。所施加電位差之施加誘使所產生H+離子移動朝向陰極(202)穿過陽離子交換膜(208)，進入酸化溶液(210)中。類似地，所產生-OH離子移動朝向陽極(204)穿過陰離子交換膜(212)，進入鹼化溶液(214)中。以類似方式，由於針對H+及-OH離子之電荷平衡，誘使鹽溶液(20)中之陽離子(416)及陰離子(418)分別移動穿過陽離子及陰離子交換膜，從而使得自槽(200)排放脫鹽流出物(216)。
隨著接納H+離子，酸化溶液(210)變為酸性且作為酸性溶液(28)自雙極性電透析槽(200)排放。相反地，隨著接納-OH離子，鹼化溶液(214)變為鹼性且作為鹼性溶液(26) 自雙極性電透析槽(200)排放。
酸化溶液(210)及鹼化溶液(214)包括離子以攜載所施加電流。該等離子在所產生酸及鹼中變為其抗衡離子。酸化溶液(210)、鹼化溶液(214)及鹽濃縮溶液(20)可皆相同或皆不同。
在一個實例中，酸化溶液、鹼化溶液及鹽濃縮溶液皆係NaCl/水溶液，其中所得酸性溶液係HCl/水溶液且所得鹼性溶液係NaOH/水溶液。在另一實例中，酸化溶液、鹼化溶液及鹽濃縮溶液皆係硫酸鈉/水溶液，其中所得酸性溶液係H2SO4/水溶液且所得鹼性溶液係NaOH/水溶液。在再一實例中，酸化溶液、鹼化溶液及鹽濃縮溶液皆係諸如硫酸鈉及NaCl等不同鹽之混合物，且所得酸性溶液係H2SO4/HCl/水溶液且所得鹼性溶液係NaOH/水溶液。
在又一實例中，酸化溶液及鹼化溶液係水，而鹽濃縮溶液係NaCl/水溶液，其中所得酸性溶液係HCl/水溶液且所得鹼性溶液係NaOH/水溶液。
儘管圖4中圖解說明三間隔雙極性電透析槽，但作為另一選擇，本申請案之水處理系統可包括具有陰離子交換膜之二間隔雙極性電透析槽或具有陽離子交換膜之二間隔雙極性電透析槽，此端視欲產生之酸及鹼而定。具有陰離子交換膜之二間隔雙極性電透析槽(300)之圖解說明展示於圖5中。
雙極性電透析槽(300)圖解說明在陰極(202)與陽極(204)之間之單一槽，但應瞭解可在雙極性電透析堆疊中安裝多 個槽。使用電解，雙極性電透析將於雙極性膜(206)之陽離子交換膜部分與陰離子交換膜部分之間存在之水解離為H+及-OH。所施加電位差之施加誘使所產生H+離子朝向陰極(202)移動，進入進給溶液(302)中，且誘使所產生-OH離子朝向陽極(204)移動，進入鹽濃縮溶液(20)中。雙極性電透析槽(300)包括陰離子交換膜(212)。
隨著接納H+離子，進給水溶液(302)變為酸性且作為酸性溶液(28)自雙極性電透析槽(300)排放。相反地，隨著接納-OH離子，鹽濃縮溶液(20)變為鹼性且作為鹼性溶液(26)自雙極性電透析槽(300)排放。
進給溶液(302)及鹽濃縮溶液(20)包括離子以攜載所施加電流。該等離子在所產生酸及鹼中變為其抗衡離子。進給溶液(302)及鹽濃縮溶液(20)可相同或不同。
離子交換劑係用於分離、純化及去污染製程。離子交換劑能夠移除進給溶液中之離子且用來自離子交換劑之離子替代該離子。離子交換劑可係(例如)樹脂、微孔礦物質(例如沸石)或黏土。基於樹脂之離子交換劑(亦稱為「離子交換樹脂」)可自具有能夠利用進給溶液中之離子交換離子結合之離子之官能基之聚合物製得。
使用時，利用來自進給溶液之離子替代最初存在於離子交換劑中之離子，且期望再生離子交換劑。離子交換劑之再生可藉由利用期望離子替代自進給溶液移除之離子來實現，例如藉由利用過量期望離子或在自離子交換劑置換自進給溶液所移除離子之條件下洗滌離子交換劑。
用於離子交換裝置(12)中之本申請案離子交換劑自欲處理之進給水移除多價陽離子且提供多價陽離子耗乏溶液(18)。儘管以下論述涉及基於樹脂之離子交換劑，但亦可使用基於非樹脂之離子交換劑，只要其自欲處理之進給水移除多價陽離子以便提供多價陽離子耗乏溶液(18)即可。
在具體實例中，離子交換劑係樹脂，且自水移除鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)或二者且利用H+替代該等陽離子。使用時，該等離子交換樹脂變得耗乏H+離子且累積鈣離子、鎂離子或二者。可藉由利用(例如)具有高H+濃度之溶液(例如HCl溶液)洗滌樹脂來自離子交換樹脂移除鈣離子、鎂離子或二者。
如圖1及2中所圖解說明，離子交換裝置(12)接納欲處理之進給水(16)且提供多價陽離子耗乏溶液(18)。離子交換裝置(12)可以多種不同組態操作。例如，離子交換裝置(12)可：連續地接納欲處理之進給水(16)，藉此作為連續製程操作；接納一批欲處理之進給水(16)且使該批欲處理之進給水(16)循環穿過離子交換器(12)，藉此作為分批製程操作；或連續地接納欲處理之進給水(16)但使進給水循環穿過離子交換器(12)，藉此作為進給與排出製程操作。
期望使用多價陽離子耗乏溶液(18)作為進給溶液用於電透析裝置(14)，此乃因多價陽離子耗乏溶液(18)之可造成結垢且因此對電透析裝置(14)之操作有害之離子降低。例如，離子交換裝置(12)可自水移除鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)或二者且利用H+替代鈣、鎂或二者。期望在電透析裝置(14)中 使用所得多價陽離子耗乏溶液，此乃因所引入H+離子不會在電透析裝置(14)中沈澱。
此書面說明使用實例來幫助揭示本發明，包括最佳模式，且亦使得任何熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製造及使用任何裝置或系統以及實施任何所納入方法。彼等熟習此項技術者可對具體實例進行變更、修改及變化而不背離本發明之範圍。本發明之專利範圍係由申請專利範圍界定，且可包括彼等熟習此項技術者所知之其他實例。
10‧‧‧水處理系統
12‧‧‧離子交換裝置/離子交換器
14‧‧‧電透析裝置/電解裝置
16‧‧‧欲處理之進給水
18‧‧‧多價陽離子耗乏溶液
20‧‧‧鹽濃縮溶液/鹽溶液
22‧‧‧脫鹽流出物
24‧‧‧雙極性電透析裝置
26‧‧‧鹼性溶液
28‧‧‧酸性溶液
30‧‧‧酸性再生劑流出物
32‧‧‧水處理系統
34‧‧‧進給水旁路
36‧‧‧鹽濃縮溶液旁路
38‧‧‧鹽濃縮溶液
40‧‧‧酸性溶液分流器/酸性溶液旁路
42‧‧‧酸性流出物
110‧‧‧電透析堆疊
112‧‧‧陽離子交換膜
114‧‧‧陰離子交換膜
116‧‧‧陰極
118‧‧‧陽極
120‧‧‧電透析進給溶液
122‧‧‧陽離子
124‧‧‧陰離子
130‧‧‧電極溶液
132‧‧‧電極沖洗流出物
134‧‧‧濃縮溶液
202‧‧‧陰極
204‧‧‧陽極
206‧‧‧雙極性膜
208‧‧‧陽離子交換膜
210‧‧‧酸化溶液
212‧‧‧陰離子交換膜
214‧‧‧鹼化溶液
216‧‧‧脫鹽流出物
300‧‧‧雙極性電透析槽/二間隔雙極性電透析槽
302‧‧‧進給溶液
416‧‧‧陽離子
418‧‧‧陰離子
圖1係圖解說明包括離子交換系統、基於電透析之脫鹽系統及雙極性電透析系統之水處理系統之示意圖。
圖2係圖解說明包括離子交換系統、基於電透析之脫鹽系統、雙極性電透析系統及使系統組件周圍之流分流之旁路之水處理系統之示意圖。
圖3係電透析堆疊之圖解說明。
圖4係三間隔雙極性電透析槽之圖解說明。
圖5係具有陰離子交換膜之二間隔雙極性電透析槽之圖解說明。
10‧‧‧水處理系統
12‧‧‧離子交換裝置/離子交換器
14‧‧‧電透析裝置/電解裝置
16‧‧‧欲處理之進給水
18‧‧‧多價陽離子耗乏溶液
20‧‧‧鹽濃縮溶液/鹽溶液
22‧‧‧脫鹽流出物
24‧‧‧雙極性電透析裝置
26‧‧‧鹼性溶液
28‧‧‧酸性溶液
30‧‧‧酸性再生劑流出物

Claims (16)

  1. 一種水處理系統，其包含：離子交換裝置，其經調適以接納欲處理之進給水且產生多價陽離子耗乏溶液；電透析裝置，其經調適以接納該多價陽離子耗乏溶液且產生脫鹽流出物及鹽濃縮溶液；雙極性電透析裝置，其經調適以接納該鹽濃縮溶液且產生再生溶液；及離子交換再生系統，其經調適以使該再生溶液流動穿過該離子交換裝置。
  2. 如請求項1之水處理系統，其中該再生溶液係酸性溶液。
  3. 如請求項1之水處理系統，其進一步包含分流該離子交換裝置周圍之該欲處理之進給水之進給水旁路。
  4. 如請求項1之水處理系統，其進一步包含使該鹽濃縮溶液分流離開該雙極性電透析裝置之鹽濃縮溶液旁路。
  5. 如請求項1之水處理系統，其進一步包含使該酸性溶液分流離開該離子交換裝置之酸性溶液旁路。
  6. 如請求項1之水處理系統，其中該等多價陽離子係鈣陽離子、鋇陽離子、鍶陽離子、鐵陽離子、錳陽離子、鎂陽離子或其任一組合。
  7. 如請求項1之水處理系統，其中該系統係連續系統、分批系統或進給與排出系統。
  8. 如請求項1之水處理系統，其中該雙極性電透析裝置係 具有陰離子交換膜之二間隔雙極性電透析裝置。
  9. 如請求項1之水處理系統，其中該雙極性電透析裝置係具有陽離子交換膜之二間隔雙極性電透析裝置。
  10. 如請求項1之水處理系統，其中該雙極性電透析裝置係三間隔雙極性電透析裝置。
  11. 一種用於處理水之方法，其包含以下步驟：將多價陽離子自進給流移除至離子交換介質，從而產生多價陽離子耗乏溶液；在該多價陽離子耗乏溶液兩端施加電位差，從而產生脫鹽流出物及鹽濃縮溶液；在該鹽濃縮溶液兩端施加電位差，從而產生再生溶液；及利用該再生溶液再生該離子交換介質。
  12. 如請求項11之方法，其中該再生溶液係酸性溶液。
  13. 如請求項11之方法，其進一步包含分流該離子交換裝置周圍之一部分該欲處理之進給水。
  14. 如請求項11之方法，其進一步包含使一部分該鹽濃縮溶液分流離開該雙極性電透析裝置。
  15. 如請求項11之方法，其進一步包含使一部分該酸性溶液分流離開該離子交換裝置。
  16. 如請求項11之方法，其中該等陽離子係鈣陽離子、鋇陽離子、鍶陽離子、鐵陽離子、錳陽離子、鎂陽離子或其任一組合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10688438B2 (en) 2017-03-31 2020-06-23 Industrial Technology Research Institute Electrodialysis module and electrodialysis system
TWI708740B (zh) * 2015-06-11 2020-11-01 美商Ｂｌ科技公司 雙極性電透析方法與系統

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5482917B2 (ja) * 2013-01-22 2014-05-07 栗田工業株式会社 閉鎖系空間用の水回収装置
CN103936214A (zh) * 2013-08-02 2014-07-23 浙江赛特膜技术有限公司 双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法
JP6408361B2 (ja) * 2013-12-13 2018-10-17 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 軟水化装置及びイオン交換樹脂の再生方法
DE102014207250A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Entsalzung wässriger Lösungen mittels Elektrodialyse
CN106795015B (zh) * 2015-04-07 2020-07-17 苏特沃克技术有限公司 用于多价离子脱盐的方法和装置
NL2018508B1 (nl) 2017-03-13 2018-09-21 Oasen N V Werkwijze voor het zuiveren van water alsmede een daarvoor geschikte inrichting.
CA3117099A1 (en) 2018-11-16 2020-06-18 Magna Imperio Systems Corp. Spacers for ion-exchange device
MX2021012214A (es) 2019-04-09 2021-11-03 Magna Imperio Systems Corp Sistemas de electrodialisis con gradientes de concentracion disminuidos a altas tasas de recuperacion.
WO2020264012A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-30 Magna Imperio Systems Corp. Electrodialysis process and bipolar membrane electrodialysis devices for silica removal
CN110526353A (zh) * 2019-10-09 2019-12-03 佛山市云米电器科技有限公司 一种带有清洗功能的edr电渗透净水系统、方法及净水器
EP4082974A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-02 MEIKO Maschinenbau GmbH & Co. KG Cleaning device and process for cleaning items

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5211823A (en) * 1991-06-19 1993-05-18 Millipore Corporation Process for purifying resins utilizing bipolar interface
DE4420033C2 (de) * 1994-06-08 1997-04-10 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Reinigen von Molkereiabwasser
AU726685B2 (en) * 1996-12-23 2000-11-16 Lactascan Aps Fermentative production and isolation of lactic acid
US20040188258A1 (en) * 2002-05-17 2004-09-30 Yohei Takahashi Electric demineralizer
JP4363587B2 (ja) * 2003-06-09 2009-11-11 オルガノ株式会社 電気式脱イオン水製造装置の運転方法及び電気式脱イオン水製造装置
US7744760B2 (en) * 2006-09-20 2010-06-29 Siemens Water Technologies Corp. Method and apparatus for desalination
FR2910823B1 (fr) * 2006-12-29 2009-02-13 Applexion Procede de purification d'acides oroganiques
MX2010010844A (es) * 2008-04-03 2010-11-01 Siemens Water Tech Corp Sistema y metodo de baja energia para desalinizar agua de mar.
US8535502B2 (en) * 2008-09-08 2013-09-17 Palo Alto Research Center Incorporated System and method for recovery of CO2 by aqueous carbonate flue gas capture and high efficiency bipolar membrane electrodialysis
CA2803347C (en) * 2010-06-22 2019-08-20 Kinetico Incorporated Method and apparatus for reducing mineral scaling potential of water

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI708740B (zh) * 2015-06-11 2020-11-01 美商Ｂｌ科技公司 雙極性電透析方法與系統
US10946341B2 (en) 2015-06-11 2021-03-16 Bl Technologies, Inc. Bipolar electrodialysis methods and systems
US10688438B2 (en) 2017-03-31 2020-06-23 Industrial Technology Research Institute Electrodialysis module and electrodialysis system

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