TWI296539B - Method and system for purifying liquids and method of regeneration ion exchange media - Google Patents

Description

1296539 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明範圍 本發明通常關於一種經由電純化來純化液體的方法、 系統及裝置；更特別的是，係關於一種用來純化一包含礦 物、鹽、離子、有機物及其類似物之液體的方法、系統及 裝置，與一種包含能在該電去離子裝置中再生之吸附介質 的電純化裝置。 【先前技術】 相關技藝之討論 通常會使用能使用電場來純化液體之裝置來處理水及 其它包含已溶解的離子物種之液體。已有二種型式的電純 化裝置，其爲電透析裝置及電去離子裝置。在這些裝置內 皆包含由陰離子及陽離子選擇薄膜所分隔開的濃縮及稀釋 隔間。所施加的電場可使得該已溶解的離子漂移通過該陰 離子及陽離子選擇薄膜，而造成該稀釋隔間的液體耗盡該 離子，同時在該濃縮隔間中之液體則富含該經傳遞的離 子。典型來說，在該稀釋隔間中的液體爲想要的（”產物"液 體），同時在該濃縮隔間中之液體爲將拋棄的（"廢料"液 體）。在電去離子裝置中，稀釋及濃縮隔間典型亦包含吸附 介質，諸如離子交換樹脂。在電去離子裝置內之離子交換 樹脂可作用爲離子傳遞路徑，及/或該離子交換樹脂可提供 作爲增加在薄膜間之電導電橋，以使離子容易在該電去離 子裝置內移動。一旦該離子交換樹脂已變成飽含吸附的離 1296539 子物種時，該離子交換已到達平衡；因此，將發生吸附到 該樹脂之離子濃度不再有淨變化。典型上，爲了延長離子 交換樹脂的操作壽命，會進行預處理步驟（諸如”預軟化”）， 以減低在該輸入液體中會造成此積垢或骯髒發生的物種之 濃度。電去離子裝置的其它說明已揭示在例如吉福利達 (Giuffrida)等人之美國專利案號4,632,745、4,925,54 1及 5,211，8 23 ;甘日（Ganzi)之美國專利案號 5,25 9,93 6及 5,3 1 6,63 7;歐連（Oren)等人之美國專利案號5,154,8〇9;及 陶威（Towe)等人之美國專利案號6,235,1 66中。 在某些已熟知的操作方案中，電純化裝置偶爾可藉由 將該裝置曝露至相當低濃度的酸、鹽水或腐蝕性溶液來淨 化。習知上，僅有當該裝置已變阻塞或不能再用來達成想 要的水純度（例如’由於樹脂骯髒）時，才會進行淨化。設 計此淨化僅意欲使該電純化裝置暢通及讓其恢復操作。但 是，可利用此偶爾進行的淨化方案來達成該樹脂之些微（若 有的話）再生。 【發明內容】 發明槪述 本發明揭示通常關於一種電純化液體的方法、系統及 裝置，其中該液體包含下列物種··諸如礦物、鹽、離子、 有機物及其類似物。在某些實施例中，本發明之主題包括 有互相關係的產物、特別問題的另一種解答及/或一或多種 系統及/或物件之複數種不同用途。 在一組具體實施例中，該方法包括下列行爲：提供電 1296539 去離子裝置，其在至少一個隔間內包含吸附介質；及在該 吸附介質對至少一種經選擇的標的物到達其最大吸附容量 前，再生在該電去離子裝置中至少一個隔間內之至少一部 分的吸附介質。 在另一組具體實施例中，該方法包括下列行爲：提供 • 包含吸附介質的電去離子裝置，其中該介質包含已吸附至 其的至少一種標的物；將該吸附介質曝露至包含第一濃度 的再生劑物種之第一 ι兌附液體·，及將該吸附介質曝露至包 • 含第一濃度的再生劑物種之第二脫附液體，該脫附液體能 夠從該吸附介質中移除該第二標的物。 在另一個方面，本發明包含一系統。在一組具體實施 例中，該系統包括經安裝而包含吸附介質的電去離子裝 置；及經安裝以藉由將液體引進該電去離子裝置，來促進 已吸附至該吸附介質的標的離子脫附實質分量之控制器。 將從下列本發明之多種非爲限制的具體實施例之詳細 說明中’並考慮相關的伴隨圖形，來明瞭本發明的其它優 ® 點及新穎特徵。若是在本專利說明書與以參考方式倂入的 文件包含衝突及/或不一致的公告時，本專利說明書應該核 實。 【實施方式】 詳細說明 Η 本發明揭示通常關於一種電純化液體的方法、系統及 _ 裝置’其中該液體包含下列物種（諸如礦物、鹽、離子、·有 機物及其類似物），本發明包括製造、促進方法及此方法、 1296539 系統及裝置的用途。本發明一方面爲提供一種電純化設 備。該電純化設備可包括電去離子裝置。該電去離子裝置 可以任何合適的方式（例如，連續或基本上連續、週期性、 在需求後等等）來操作。在某些實施例中，該電去離子裝置 可以週期性逆轉極性的方式來操作，例如，由夠雷弗 (Gallagher)等人描述在美國專利案號5,558,753中（其以參 考之方式倂於本文）。在另一方面，本發明提供再生在電純 化裝置內的介質之方法，及經設計及安裝以執行此方法的 • 系統。例如，在某些具體實施例中，包含在本發明之電純 化裝置中的介質可藉由將該介質曝露至一或多種洗提溶液 (例如，鹽溶液）；及/或藉由將該介質曝露至經選擇的洗提 條件（如更詳細描述在下列），從該介質上選擇性脫附離 子、有機物及/或其它物種來達成再生。在更另一方面，本 發明提供選擇性地從欲純化的液體中移除一或多種離子、 有機物及/或其它物種，使其程度與另一種物種的移除程度 不同之方法，例如，可從溶液中選擇性移除一或多種容易 • 沉澱及/或將造成積垢或骯髒發生的離子或有機物等等。在 又另一方面，本發明提供一種使用電純化設備，以連續或 半連續方式來處理包含離子、有機物及/或其它物種之溶 液，同時亦可完成包含在該裝置內的介質再生之方法。 如使用於本文，π電純化π裝置可使用能影響及/或引發 (直接或間接）已溶解及/或懸浮在液體內的物種進行傳輸或 遷移的電場，來純化包含有一或多種已溶解及./或懸浮在其 中的物種（例如，離子）之液體，以至少部分達成該液體與 1296539 該物種分離。在某些實施例中，該已溶解及/或懸浮於液體 中而欲利用電純化裝置移除之一或多種物種，於本文中同 樣指爲”標的”物種（以下進一步描述）。電純化設備爲包含一 或多種電純化裝置，及選擇性與該電純化裝置相關的其它 單元（例如，導管、幫浦、槽、控制系統、電力產生/提供/ • 分配系統等等（其它實施例將在下列討論））之設備。非爲限 制的電純化裝置實施例包括電透析裝置及電去離子裝置。 如於本文中所使用，所提供的名稱”電透析”及”電去離子” # 如其在技藝中所使用之一般定義。電透析裝置典型具有一 些可用來稀釋或濃縮於溶液中呈液體之離子及/或其它物 種的隔間。電去離子裝置則類似於電透析裝置，但是其在 該裝置內亦於一或多個隔間中包含固體”介質”（例如，吸附 介質，諸如離子交換介質）。該介質通常能例如藉由吸附/ 脫附來聚集或排出離子及/或其它物種。該介質可攜帶永久 及/或臨時電荷，且在某些例子中，其可操作以促進該經設 計來獲得或提高該電去離子裝置性能之電化學反應，例如 ® 分離、化學吸附、物理吸收、分離效率等等。該介質的實 施例包括（但不限於）諸如顆粒、纖維、薄膜及其類似形式 之離子交換介質。此些材料已在技藝中熟知且可容易地商 業購得。 如使用於本文，”標的物”爲一已溶解及/或懸浮在液體 η 中的物種，其想要使用電純化裝置從進料溶液中移除，以 Λ 產生一產物溶液。通常來說，選擇·該使用於電純化裝置中 的吸附介質，使其在至少某些操作條件下對在進料溶液中 -10- 1296539 之標的物具有親和力，且在相同條件下，此親和力大於對 非標的物之親和力。想要使用本發明的某些電純化設備來 從液體中移除之標的物實施例包括某些離子物種、有機分 子、其它弱離子化物質，且在某些實施例中其爲有機體。 想要移除之標的離子物種可爲一或多種能從溶液中沉澱的 • 離子；及/或能與在溶液中的其它物種及/或離子反應，以形 成一能從溶液中沉澱的鹽及/或其它化合物（其在電純化設 備之操作期間會產生實質上積垢，即，形成一實質上不溶 # 的沉積物r水垢"））之離子。 如使用於本文，’’不可沉澱的離子”或”非標的離子”指 爲一在操作該電純化設備時所遇到的濃度下，通常不會從 溶液中沉澱或不會與在溶液中的其它物種及/或離子反 應，以形成一能從溶液中沉澱的鹽及/或其它化合物而產生 實質上積垢之離子。例如，該不可沉澱的離子之非爲限制 的表列有Na+、Cl·、K+、〇Η·及H+。此，，不可沉澱的離子"或 ’·非標的離子”可包含"基質物種”實施例，其通常指爲一已溶 ® 解及/或懸浮在一液體中的物種，且在本發明之某些電純化 裝置具體實施例中的吸附介質，對其之親和力，在經選擇 之特別條件組下，比對•，標的物，，之親和力低。在某些具體 實施例中（如更詳細描述在下列），可選擇該基質物種及吸 ( 附介質，使得該一或多種基質物種包含一，，洗提液”或”再生 < 劑”物種。如使用於本文，”洗提液"或”再生劑"物種對該電 純化裝置所包含的吸附介質典型具有一低於標的物之親和 力’但是’當其存在足夠高的濃度時，其能強迫該標的物 1296539 從該吸附介質中脫附。如使用於本文，n實質上積垢"指爲 形成由標的離子物種所產生之積垢沉積物，其會相反地影 響該電純化設備之適合的作用及性能狀態。該積垢沉積物 通常實質上不溶，即，當將該沉積物未擾動地滯留且在週 圍條件下曝露至純水一段長時間（例如，至少一天）時，其 一 實質上不會失去其質量（即，溶解）。例如，該實質上不溶 的沉積物可在未擾動地滯留且於週圍條件下曝露至純水一 天後，保留其起始質量的至少約9 5 %。 • 該非爲限制之標的離子物種離子的實施例可包括

Ca2+、Mg2+、Si4+、Cu2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、Pb3+、Pb4+' SO,、

Si〇42·、HC〇r及其類似物，和這些之任何二或更多種的組 合，例如，Ca2 +與 Mg2+、Ca2 +與 Fe3+、Mg2 +與 Fe3+、Mg2 +與 Pb3 +及其類似物。典型來說，在進料水中的標的離子物種之 非爲限制的濃度包括：至少約5 0毫克/升以上，至少約6 0 毫克/升以上，至少約70毫克/升以上，至少約80毫克/升 以上，至少約90毫克/升以上，至少約1〇〇毫克/升以上， • 至少約1 10毫克/升以上，至少約1 20毫克/升以上，至少約 130毫克/升以上，至少約140毫克/升以上，至少約150毫 克/升以上’至少約160毫克/升以上，至少約17〇毫克/升 以上，至少約180毫克/升以上，至少約19〇毫克/升以上， 至少約200毫克/升以上，至少約250毫克/升以上或至少約 500毫克/升以上。 如使用於本文，”硬性離子，，爲Ca2 +及Mg2+。在某些具 體實施例中’硬性離子爲典型的標的離子物種實施例。同 -12- 1296539 樣地，如使用於本文，"硬水”爲包含實質量之一或多種硬 性離子的水（或水溶液），該離子的典型量爲能實質上發生 積垢（在該聚集物中，經常指爲水的”硬度"）。例如，硬水之 硬度可存在有至少約5 0毫克/升的一或多種型式之硬性離 子；且在某些實施例中，至少約75毫克/升，至少約1〇〇 .毫克/升，至少約125毫克/升，至少約150毫克/升，至少 約175毫克/升（10顆粒/加侖（每加侖的顆粒數）），至少約200 毫克/升，至少約225毫克/升；或在某些實施例中至少約 鲁 250毫克/升以上。至於另一個實施例，該硬水之硬度可具 有至少約lOppm的一或多種型式之硬性離子；且在某些實 施例中’可存在有至少約2 0 p p m、至少約2 5 p p m、至少約 50ppm、至少約75ppm或至少約lOOppm之一或多種型式的 硬性離子。在某些實施例中，該標的離子物種可呈弱離子 化，諸如例如，二氧化矽。 在某些具體實施例中，另一種標的物之實施例爲有機 分子’其可天然產生及/或例如以污染源存在於該液體內。 • 可爲標的物之非爲限制的有機分子實施例包括天然形成的 有機酸，諸如腐殖酸、灰黃黴酸、棕腐酸類或其類似物， 其在某些實施例中可透過有機物質的有機降解來產生。其 它欲移除之標的有機分子實施例包括非天然發生的有機分 • 子’例如，殺蟲劑' 除草劑、內分泌干擾物質、咖啡因、 荷爾蒙或荷爾蒙類似物、烴類（例如，汽油或油類）或其類 4 〆 似物。該標的有機物種乏其它實施例可包括有機體的副產 物，諸如細菌的內毒素、酵素、蛋白質或其類似物。在某 1296539 些實施例中，該標的有機物種可包括全部有機體，諸如病 毒、細菌、包囊、卵囊或其類似物。 如使用於本文，’'有機’’、或”有機材料”、或”有機化合 物”或"有機分子"提供其如在技藝中所使用的一般意義，例 如，一或多種含碳化合物，諸如可包含標的有機物種。在 本發明之具體實施例的上下文中，純化一包含典型存在於 許多通常所使用的水源（例如，來自天然來源）中之有機物 的水特別重要。該有機物可依其本質及組成物而以非離子 化或離子化形式（即，正電荷或負電荷）存在。典型上，有 機物可由生物性來源引起。在某些實施例中，例如，若存 在有多種有機物時，該有機化合物不需要每種各別詳細指 明，而可指爲聚集物。 例如，可容易地鑑別或硏究出在液體中之”總有機碳 ”（或nTOCn)而不需要特別鑑別或指出每種存在的有機化合 物之特徵，如已由一般熟知此技藝之人士所·熟知。如使用 於本文，”總有機碳n(或nTOCn)定義爲在溶液中之一或多種 1 可離子化的有機化合物之總量。"可離子化”的有機化合物 爲一能在標準狀態下（即，25 °C、1大氣壓，於缺乏持續的 電場下），於溶液中離子化之有機化合物（即，具有以離子 化形式存在於溶液中之能力，其可選擇性與非離子化形式 平衡）。一般熟知此技藝之人士將能決定特別物種其在標準 狀態下，於溶液中接受離子化之程度。當多種可離子化的 有機化合物存在於溶液中時，不需要各別詳細指明每種有 機化合物，而可以聚集物指出。因此，該液體的T 0 C可經 -14- 1296539 鑑別及/或硏究而不需要特別鑑別或指出每種或任何特別 存在之可離子化的有機化合物之特徵。在某些實施例中， 該有機材料亦可於該電去離子裝置的操作期間（例如，當該 有機材料曝露至至少約100伏特/公尺之電場時）離子化（或 進一步離子化）。一般熟知此技藝之人士將熟知合適於測量 液體中的有機化合物濃度及/或TO C濃度之技術。例如，可 使用氣相層析法/質譜儀系統（，，GC/MSn)或TOC分析器（即， 一可氧化一基質且測量導電度的裝置）來測量有機化合物 Φ 之濃度及/或液體的TOC濃度。 第1圖闡明根據一個具體實施例，一種可使用來實施 本發明的電純化設備。在此圖形中，電純化設備i 00包括 一電去離子裝置1 1 0。在其它具體實施例中，該電純化設備 可包括（取代或除了所闡明的電去離子裝置外）其它裝置， 諸如電透析裝置及/或其它電去離子裝置等等。在第1圖 中，將來自入口 125處之欲純化的液體120，經由注入口 128輸入至電去離子裝置11〇。在該電去離子裝置11〇內， • 液體120透過各別的注入口 1 32,1 37輸入一系列的隔間 1 30,1 3 5中。該隔間1 3 0,1 3 5由離子選擇薄膜1 40,1 45分隔 開。在第1圖所顯示的具體實施例中，該離子選擇薄膜以” 陽離子選擇薄膜"140 (即，相對於陰離子能讓陽離子優先通 過其之薄膜）及”陰離子選擇薄膜”145 (即，相對於陽離子能 讓陰離子優先通過其的薄膜）之交替順序安排。當然，在某 些實施例中，亦可使用其它型式的薄膜及/或安排，例如， 進一步描述在下列。可經由電極1 5 0，1 5 5將電場施加在隔 1296539 間1 3 0,1 3 5上。在某些實施例中，可如想要地控制所強加 的電場，例如，該電場強度可固定、因應度量而改變（諸如 因應感應器之度量，例如，pH、電阻率、離子或其它物種（例 如，鈣或鈉）的濃度）、週期性倒轉、在需求後啓動及/或去 啓動等等。 .在顯示於第1圖的實施例中，於該電去離子裝置1 1 〇 內，電極15 0可帶正電荷，同時電極155可帶負電荷。由 電極1 5 0,1 5 5所產生之電場可使得在稀釋隔間1 3 〇內的帶電 鲁 何物種（諸如離子）谷易漂移通過該離子選擇薄膜1 4 0而進 入濃縮隔間1 3 5。濃縮液體1 8 0經由排出口 1 7 2排出濃縮隔 間1 3 5，然後經由排出口 1 8 2排出該電去離子裝置1 1 〇 (可 選擇性在電純化設備1 00內繼續進行進一步操作），例如到 欲處置的使用點1 90等等。類似地，經純化的液體1 85透 過排出口 1 7 7排出稀釋隔間1 3 0，然後經由排出口 1 8 7排出 電去離子裝置1 1 0 (其可選擇性在電純化設備1 〇 〇內繼續進 行進一步操作），例如到使用點1 95等等。 ® 輸入該電純化設備1 0 0之液體1 2 0可爲任何液體，其 想要分離成”經濃縮的"部分（相對於輸入液體1 20，其包含 較高濃度之已溶解及/或懸浮的物種（即，離子、有機物等 等））及”經純化的”部分（相對於輸入液體120，即，包含較低 濃度之已溶·解及/或懸浮的物種（即，離子、有機物等等））。 例如，該液體1 20可爲有機液體及/或水溶液，諸如不完全 純的水來源，例如淡水、鹽水、廢水等等。至於另一個實 施例，液體1 20可來自產生液體及/或在液體上操作的單元 1296539 操作，諸如（但不限於）其可來自超微過濾、奈米過濾、沉 降、蒸餾、增濕、逆滲透、透析、萃取、化學反應（例如， 其中產生液體）、熱及/或質量交換或其類似物之單元操 作。在某些具體實施例中，該液體可來自貯存器，諸如儲 存容器、槽或蓄水池等等；或在水的實施例中，其可爲來 自天然或人造物體之水，諸如湖、河、池塘、水溝、海洋 等等。在入口 125位置與電去離子裝置11〇間可沒有東西 (如在進一步描述於下列的某些具體實施例中），或可具有 任何數目能在液體上操作之額外操作或分佈網。例如，在 某些具體實施例中，其可包括逆滲透、過濾（諸如微過濾或 奈米過濾）、沉降、活性碳過濾器、電透析裝置或電去離子 裝置、貯存器等等。在某些實施例中，該液體可從外部來 源提供至該電去離子裝置；例如，該液體來源可以與該電 去離子裝置及/或與在該電去離子裝置內所包含的介質呈 流體連接之方式配置。 使用點190及/或195每個可爲液體排出該電純化設備 的場所。在某些實施例中，該使用點可爲任何想要該液體 的場所。例如，該使用點可爲水龍頭、貯存器、污水管、 熱交換器、或需要液體的單元操作（諸如可在冷卻系統、冷 凍系統、製造工廠、化學工廠或其類似物中發現）。來自該 使用點的液體亦可使用在能純化及/或貯存液體的設備中 (例如，在瓶或槽中）。該使用點亦可爲城市或建築物，諸 如房子或綜合公寓；或該使用點可爲至天然環境的排出 口。在電去離子裝置的排出口與使用點間可沒有東西，或 1296539 可具有任何數目的其它單元操作及/或儲存/分佈組件，例 如，過濾操作（諸如超微過濾或奈米過濾）、逆滲透操作、 沉降、電透析或電去離子裝置、貯存器及其類似物。 在第1圖中，於該電去離子裝置110中的隔間130,135 每個可具有任何合適數目的注入口及排出口，和任何合適 能讓液體流經其之組態。可選擇該離子選擇薄膜1 40,1 45， 以允許帶電荷物種（諸如具有單電荷的離子）通過，但是限 制或禁止（部分或全部）諸如攜帶相反電荷的離子之帶電荷 ©物種通過其。例如，該離子選擇薄膜可讓諸如Na+、HC〇r 或cr之離子通過其。在某些實施例中，該薄膜亦可防止有 機物通過其。如使用於本文，’•離子”指爲任何具有電荷的 物種，例如，原子物種（例如，Na+、K+、Cl·、F·、Ca2+、Mg2 + 等等）、分子物種（例如，HC〇r、C〇32·、SO,等等）、離子 .化有機化合物或其類似物。該離子通常至少部分可溶於水 溶液中。 在一組具體實施例中，該電去離子裝置可包括一或多 • 種薄膜，例如（但不限於）離子選擇薄膜、中性薄膜、尺寸 排除薄膜、特別對一或多種特定離子或其它物種等等不滲 透之薄膜。在某些實，施例中，於該電去離子裝置內使用一 交替串列之陽離子及陰離子選擇薄膜。該離子選擇薄膜可 爲任何合適能優先讓至少一種離子（相對於另一種離子）通 過其的薄膜。一般熟知此技藝之人士將能鑑別出合適的離 子選擇薄膜（其廣泛多種皆可商業購得）。 在某些具體實施例中，一或多個隔間1 3 〇，1 3 5將塡充 -18- 1296539 一介質，諸如吸附介質（例如，離子交換介質）。在某些具 體實施例中，該離子交換介質可包括樹脂，諸如熟知的離 子父換樹脂，例如，陽離子樹脂（即，優先吸附陽離子的樹 脂）、陰離子樹脂（即，優先吸附陰離子的樹脂）、惰性樹脂、 其混合物或其類似物。在某些實施例中，一或多個隔間可 、僅塡充一種型式的樹脂（例如，陽離子樹脂或陰離子樹 脂）；在其它實施例中，該隔間可塡充多於一種型式的樹脂 (例如’二種型式的陽離子樹脂、二種型式的陰離子樹脂、 ® 陽離子樹脂與陰離子樹脂等等）。該吸附介質的實施例包括 丙烯酸凝膠樹脂，諸如SF-120陽離子樹脂及IRA-4 5 8陰離 子樹脂（一者皆來自隆及哈斯公司（Rohm and Haas Company)， 費城 （Philadelphia)， 賓夕法尼亞州 (Pennsylvania))。包含在隔間內的介質可以任何合適的形狀 或組態呈現’例如，其可爲實質上球形及/或其它形狀的個 別顆粒、粉末、纖維、墊、薄膜、擠壓篩網、簇及/或預先 形成的顆粒聚集物（例如，樹脂顆粒可與黏結劑混合以形成 ® 一顆粒簇）等等。在某些實施例中，該介質可包括多重形狀 或結構，例如，顆粒及薄膜。該介質可依特別應用而包括 任何合適於從液體中吸附離子、有機物及/或其它物種之材 料’例如，二氧化矽、沸石及/或可商業購得且其性質及適 應性已由熟知此技藝之人士熟知，而合適於特別應用之廣 泛多種聚合的離子交換介質之任何一種或其混合物。可在 隔間內額外存在其它材料及/或介質，例如，其能催化反 應、過濾懸浮在欲處理之液體中的固體或其類似物。 -19- 1296539 將亦由般喊知此技藝之人士所了解的是，可在隔間 1 3 0，1 3 5內存在有多種組態。例如，一隔間可包含除了已闡 明外的其它組件及/或結構，諸如例如，檔板、篩網、板、 凸緣、皮帶、濾網、導管、碳顆粒、碳塡充劑及其類似物， 此些可使用來例如包含該離子交換介質、控制液體流動及 其類似物。該些組件每個可包括相同型式及/或一數量的不 同組件，及/或可爲相同組態或可具有不同組件及/或結構/ 組態。 # 在本發明的某些具體實施例中，可選擇該介質，以便 其能如先前描述般從溶液中吸附一或多種標的物，例如， Ca2+、Mg2+、HC〇r。在某些實施例中，可選擇該介質以便 從溶液中優先吸附一或多種標的物（相對於其它不可沉澱 或非標的離子）。例如，可選擇該介質，以便相對於Na +離 子優先吸附Ca2 +離子。至於另一個實施例，可選擇該介質 以便從溶液中相對於Cr離子優先移除HCOr離子。在某些 具體實施例中，可選擇該介質’使得該介質能從溶液中相 ® 對於非標的物優先吸附至少約三倍多之標的物（莫耳濃度 基礎），且在某些實施例中，至少約四倍、至少約五倍或至 少約六倍（相對於非標的物）。在某些實施例中，該進料液 體可在該電純化設備內純化’以產生含有少於約50ppm、 少於約30ppm、少於約1 〇PPm、少於約5PPm、少於約3PPm、 少於約lppm或少於約5 00ppb之一或多種標的物之經純化 的液體流。在某些實施例中’於該經純化的液體中之標的 物的總濃度可少於約5 0 p P m、少於約3 0 p p m '少於約1 0 p p m、 1296539 少於約5ppm、少於約3ppm、少於約lPPm或少於約500ppb。 在這些或其它具體實施例中，該進料液體可經純化’ 使得可從進料液體中移除至少約50%、至少約60%、至少 約7 0 %、至少約7 5 %、至少約8 0 %、至少約8 5 %、至少約 9 0 %、至少約9 5 %、至少約9 7 %或至少約9 9 %或更多之一或 多種標的物（例如，硬性離子）。在某些實施例中，可從該 進料液體中移除至少約50%、至少約60%、至少約70%、至 少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、至少約 • 95%、至少約97 %或至少約99%或更多之全部標的物。在某 些例子，該進料液體可經純化，以產生具有電阻率大於約 0 · 1百萬歐姆公分、大於約1百萬歐姆公分、大於約3百萬 歐姆公分、大於約6百萬歐姆公分、大於約9百萬歐姆公 分、大於約1 2百萬歐姆公分、大於約1 5百萬歐姆公分或 至少約1 8百萬歐姆公分之純水流。 在本發明的某些具體實施例中，該介質可從溶液中相 對於其它標的物或其它基質物種（諸如不可沉澱的離子）優 • 先移除某些標的物。因此，該介質能從欲純化的液體中移 除第一分量之第一離子（或其它物種）及第二分量的第二離 子（或其它物種），其中該第一分量及該第二分量不同。例 如’該介質可從溶液中優先移除約5〇%、約6〇%、約7〇%、 約 80%、約 85%、約 90%、約 95%、約 97%、約 98%、約 99% 或約100%的特別標的物，同時僅從溶液中移除約3〇%以 下約4 0 %以下、約5 〇 %以下、約6 〇 %以下、約7 〇 %以下、 約80%以下、約90%以下、約95%以下或約99%以下的另一 .1296539 種物種。換句話說，只要該介質能從溶液中移除較大百分 比之標的物（如與從溶液中移除的其它物種之百分比比 較），且優先發生移除該標的物。因此，例如，該介質能從 溶液中移除90%之標的物及80%之非標的物（諸如，不可沉 澱的離子），且優先移除該標的物。至於另一個實施例，該 .介質可從溶液中相對於非標的物（諸如不可沉澱的離子，例 如諸如，鈉離子或鉀離子）優先吸附硬性離子（諸如鈣離 子、鎂離子等等）。 # 在某些具體實施例中，選擇可使用的吸附介質，使其 能從溶液中移除某些標的有機物種。例如，在某些實施例 中，可在本發明之具體實施例的電純化設備內純化一包含 此標的有機物種之進料液體，以產生一在溶液中具有少於 約1 p p m、少於約5 0 0 p p b、少於約1 〇 〇 p p b、少於約5 0 p p b、 少於1 Oppb、少於約5ppb或少於約lppb的至少一種有機化 合物（或TOC)之經純化的液體流。在其它具體實施例中， 可純化包含此標的有機物種之進料液體，使得從該進料液 ® 體中移除至少約5 0 %、至少約6 0 %、至少約7 0 %、至少約 75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、至少約95%、 至少約97%、99%、99.5%、99.9%、99.99 %或更多之於溶液 中的至少一種有機化合物（或TOC)。包含此標的有機物種 之進料液體可在溶液中具有例如至少約lppm、至少約3ppm 或至少約1 0 p p m或更多之至少一種有機化合物（或T〇C)。 在一組具體實施例中，會於操作期間從電極150,155 施加電場至該稀釋及濃縮隔間而產生一電壓梯度，以促進 -22 - -1296539 離子從稀釋隔間漂移向濃縮隔間。在該電去離子裝置內， 該電場基本上可垂直施加至該液體流。可穿越該稀釋及濃 縮隔間施加一實質上均勻的電場，而穿越該隔間產生一基 本上均勻、實質上固定的電場；或在某些實施例中，可不 均勻地施加該電場，以穿越該隔間產生一不均勻的電場密 度。在本發明的某些具體實施例中，該電極的極性可在操 作期間倒轉，逆轉在該裝置內的電場方向，例如，由夠雷 弗（Gallagher)等人描述在美國專利案號5,558,753中或由吉 • 福利達（Ginffrida)等人描述在美國專利案號4,956,07 1中 (由吉福利達等人在1 990年9月1 1日發佈，發表名稱’•電去 離子裝置及模組”），此二者皆以參考之方式倂於本文。例 如，該極性逆轉可有用地促進在該電去離子裝置內之介質 再生，同時可同步達成該液體純化，如進一步描述在下列。 電極150，155每個可各自獨立地由任何合適於在裝置內產 生電場的材料製得。在某些實施例中，可選擇該電極材料， 使得可使用該電極例如一段延長的時間而沒有明顯腐蝕或 ® 降解。合適的電極材料及組態已在該技藝中熟知。 電純化設備1 00亦可具有其它未闡明的組態及/或組 件，諸如其它電極、管道組態、單元操作、泵、貯存器、 閥、攪拌器、緩衝槽、感應器、控制元件等等，其功能、 用途及配置將由一般熟知此技藝之人士明瞭。在某些實施 例中，於該電純化設備1 〇 〇內之電去離子裝置11 〇可具有 其它未闉明的內部幾何形狀，例如，其可具有圓柱狀、矩 形或螺旋隔間。在某些實施例中’亦可於電純化設備100 -23 - 1296539 及/或電去離子裝置110內使用不同注入口及/或排出口組 態。因此，應該了解的是，本發明之系統及方法可與廣泛 多種系統（其想要純化一或多種液體）連接著使用；因此， 如特別製程需要時，可由一般熟知此技藝之人士改質該電 純化設備而沒有離開本發明之範圍。 在本發明的某些具體實施例中，該電純化設備允許從 水或其它液體中移除明顯量之已溶解及/或懸浮的有機 物。例如，該電純化設備可包括一含有能吸附一或多種有 機物（其可帶電荷或未帶電荷）的介質之電去離子裝置，因 此能從欲純化的液體中移除至少某些有機物。在某些實施 例中，該電去離子裝置能從欲純化的液體中移除有機物而 沒有在該電去離子裝置內發生實質上骯髒。如使用於本 文’ ”實質上骯髒”指爲由該有機材料產生而形成骯髒沉積 物的狀態，此狀態會相反地影響該電純化設備的合適作用 及性能。除了上述描述的那些外，合適的介質實施例包括 碳顆粒、碳塡充劑、大孔離子交換樹脂、以丙烯酸系樹脂 等等。在某些具體實施例中，所施加的電場可促進帶電荷 的有機物種從稀釋隔間傳輸至濃縮隔間中，例如，如先前 所描述般穿越該離子選擇薄膜。 在本發明之某些電去離子裝置具體實施例內所使用的 介質’可藉由同時在該裝置內將該介質曝露至再生溶液來 再生，例如包含至少一種再生劑物種的洗提液溶液，例如， 一或多種酸溶液（例如，用來再生陽離子樹脂）、腐蝕性溶 液（例如’用來再生陰離子樹脂）或濃的鹽溶液（例如，用來 1296539 再生陽離子及/或陰離子樹脂）。例如，該介質可藉由將其 曝露至一液體（諸如洗提液或再生溶液）來再生，其中該液 體具有合適的組成物及足夠的濃度而能脫附一實質分量之 已吸附至該介質的標的物。如使用於本文，當已移除一 π 實質分量”之經吸附的標的物時，一介質”實質上再生”。如 使用於本文，從介質中移除之’’實質分量”的經吸附之標的 物指爲於再生期間移除至少約50%已吸附在該樹脂上的標 的物，且在某些實施例中，於再生期間移除至少約70%或 • 至少約90%或更多之已吸附在該樹脂上的標的物。在某些 實施例中，於再生期間移除實質上全部已吸附在該樹脂上 之標的物。在某些實施例中，該電去離子裝置之極性可相 反地促進該介質再生（例如，如進一步描述於本文中），及/ 或減低或消除在該電去離子裝置內之積垢及/或骯髒。在某 些實施例中，亦可使用一控制器來促進該介質在該電去離 子裝置內再生，如更完整描述於下列。 對許多型式之吸附介質及吸附物種（例如，某些離子交 • 換吸附介質及某些離子標的物）來說，爲了從一進料液體中 移除此物種之目的，操作一包含此介質之電去離子裝置一 段時間，當該介質變成更飽含該標的物（例如諸如二價陽離 子，如Ca2 +及Mg2 + )時，會造成該介質之電阻率增加。在此 具體實施例的某些中，該吸附介質（其可完全飽含或部分飽 含所吸附的物種）可經再生，以減低其電阻率。例如，具有 第一電阻率之吸附介質可經再生，使得該吸附介質之電阻 率於再生後小於該第一電阻率，例如，比該第一電阻率小 -25- 1296539 至少約5%、小至少約10%、小至少約15%、小至少約20%、 小至少約2 5 %、小至少約3 5 %較少、小至少約5 0 %、小至少 約7 5 %、小至少約9 0 %等等。 藉由再生來減低該吸附介質之電阻率，此可在一較低 施加電壓（與使用習知的電去離子裝置來獲得可比較之性 能時，達成此所需的典型電壓比較）下操作該電去離子裝 置，以獲得想要之標的物移除程度及產物液體純度。例如， 在本發明之包含一藉由陽離子選擇薄膜將稀釋及濃縮隔間 Φ 彼此分隔開的某些電去離子裝置之具體實施例中，該裝置 可在將所施加的電壓維持於下列程度下操作：其足以促進 實質量的Na +從稀釋隔間傳輸至濃縮隔間，同時不足以促進 實質量的Ca2 +從稀釋隔間傳輸至濃縮隔間。 該洗提液或再生溶液可具有一經選擇而能促進該標的 物（諸如離子、有機物等等）從該吸附介質（即，”再生”介質） 中脫附及/或交換之組成物。如使用於本文，”酸”溶液提供 其一般意義，例如，具有p Η小於7的溶液。在某些實施例 ® 中，該酸溶液可爲一強酸溶液，即，具有pH小於約3、小 於約2或小於約1。潛在合適於該酸溶液的濃度之實施例 有在溶液中包含約4重量％、約5重量％、約7重量％或約 10重量％的酸，儲存酸之實施例包括HN〇3、H2S〇4、HC1 等等。類似地，如使用於本文，”鹼”或’•腐鈾性π溶液提供其 一般意義，例如，具有pH大於7的溶液。在某些實施例中， 該腐蝕性可爲一強腐蝕性溶液，即，具有pH大於約1 2、 大於約1 3或大於約1 4。該腐鈾性溶液的實施例有在溶液中 -26 - 1296539 包含約4重量％、約5重量％、約7重量％或約1 0重量％之 鹼，且該強鹼實施例包括Na〇H或ΚΟΗ。 如使用於本文，’’濃的鹽溶液’’爲一包含鹽的溶液，其 濃度至少足以在約30分鐘後明顯再生該介質，即，其可減 少在該介質上的吸附物種至少約20 %，且在某些實施例 中，於約3 0分鐘後可減少至少約5 0 %、至少約7 5 %、至少 約80%、至少約85 %或至少約90%。可於洗提液或再生溶液 存在下發生從吸附而脫附及/或吸附物種與另一種物種交 • 換，例如，由於該吸附物種與該介質之吸附-脫附動力學改 變；在該再生溶液中，該再生劑物種（諸如鹽或離子）可於 該裝置內，在占優勢的濃度等等條件下（即，造成交換發生 的條件）等等優先黏結該介質（相對於該吸收物種）。在某些 實施例中，可經由在該樹脂中引發機械改變而發生該吸附 物種與該吸附樹脂的至少某些脫附。例如，該樹脂可曝露 至一再生溶液（諸如酸溶液、鹽溶液或腐蝕性溶液）中，其 中該溶液經選擇以便造成該樹脂收縮或膨脹，而可從該樹 • 脂中機械移除某些經捕捉及/或吸附的物種。例如，將樹脂 曝露至濃的鹽溶液下可收縮在該樹脂內之孔洞，因此，可 使得已吸附及/或包含在那些孔洞內之有機物被移除。 潛在合適於促進吸附介質再生之非爲限制的鹽類實施 例（依所選擇的介質而定）包括含Na+、K+、Cl·、F_、ΒΓ、Γ 等等之一或多種的鹽類。至於一個實施例，已吸附在吸附 介質上的物種（諸如Ca2 +或有機物）可化學及7或物理脫附或 與來自濃的鹽溶液之Na +或K +離子交換。在某些實施例中， -27 - •1296539 使用來再生該介質之濃的鹽溶液可包括鹼金屬鹵化物，諸 如氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉、氟化鉀、溴化鈉、溴化鉀和 其混合物（例如，氯化鈉及氯化鉀溶液等等）。在某些實施 例中，該鹽的濃度可至少約4重量％、至少約5重量％、至 少約7重量％、至少1 0重量％、至少1 2重量％、至少約1 5 重量％;或在某些實施例中更多。 潛在合適於促進該介質再生之非爲限制的酸實施例包 括強酸，諸如無機酸及包含無機酸的混合物，例如，硫酸、 # 氫氯酸、硝酸或其混合物。類似地，潛在合適於促進該介 質再生之非爲限制的鹼實施例包括強鹼及其混合物，例 如，氫氧化鈉或氫氧化鉀。 在本發明的某些具體實施例中，該介質可有利地於該 電去離子裝置內再生，例如，在純化循環間及/或在該裝置 之連續或半連續操作期間。在某些具體實施例中，當該電 純化設備連續產生一經純化的產物液體時，再生該介質， 例如，進一步在下列討論。該介質可在該介質的使用期間 ® 之任何時間處再生，例如，當該介質完全用盡（例如，達到 與標的物相關之平衡）或當其僅有部分飽和（例如，該介質 尙未到達平衡）時。當該介質完全飽含至少一種吸附物種 (諸如標的有機物種、標的離子物種等等）時（即，該介質不 再能從溶液中吸附任何標的有機物種、標的離子物種等等 時），該介質完全用盡。如使用於本文，該介質能吸附的特 別物種之最大量指爲該介質對該特別物種的”最大吸附容 量’’。如使用於本文，π吸附容量”或"最大吸附容量”指爲當 -28 - 1296539 在特別使用條件下，將該介質曝露至其將進行曝露 混合物種中時，該介質能吸附的特別物種之最大量 於該介質所曝露的特別溶液中之全部物種間的平衡 此可與該介質對特別物種的’’額定容量”比較，其中 該介質曝露至該物種的純溶液（即，該物種爲在該溶 一能吸附至該介質的試劑）之條件下測量該額定容 此，僅有當該介質在曝露至特別物種的純溶液之操 下時，該介質對該物種的”吸附容量”將與對該物種: Φ 吸附容量”相同。 如上述提及，在某些具體實施例中，當該介質 用盡（即，尙未完全用盡）時，該介質亦可在某些實 再生。因此，至於非爲限制的實施例，當該介質吸 物的能力已開始減少時，可再生該介質，但是此時 尙未到達其對特別標的物之最大吸附容量（即，該介 邃平衡）。在某些實施例中，當該介質已吸收一或多 物而到達該介質之最大吸附容量的至多約1 0 %時， Φ 些實施例中，當該介質已吸附一或多種吸附物種到 質之最大吸附容量的至多約 20%、至多約30%、 5 0 %、至多約7 5 %、至多約8 0 %、至多約9 0 %、至多糸 戔多約97%、至多約98 %或至多約99%時，可再生雷 在一個具體實施例中，可在一些區間中再生該介質 該介質在延長的使用期間從未與該標的物達成平衡 在某些具體實施例中，當該介質之電阻率已到 値（在某些實施例中，其可指示出已吸附某些量的離 的特別 ，此依 而定。 可在將 液中唯 量。因 作條件 匕”額定 僅部分 施例中 附標的 該介質 質未到 種標的 且在某 達該介 至多約 3 95%、 :介質。 ，如此 〇 達某些 子物種 -29 - 1296539 (例如Ca2 +或Mg2 + )到該介質上）時，及/或已改變某些量時， 可再生該介質。可例如使用電阻率感應器來測量該介質之 電阻率。至於非爲限制的實施例，該介質可具有該介質的 第一電阻率象徵（其實質上無吸附的物種），且當該介質之 電阻率從第一電阻率改變至少某些百分比時，可再生該介 質’例如，該電阻率可改變成該第一電阻率的至少約1 〇 %、 至少約2 5 %、至少約5 0 %、至少約7 5 %或至少約1 〇 〇 %。 在其它具體實施例中，當在該電去離子裝置的注入口 ® 及/或排出口內（例如，在稀釋流及/或濃縮流內）之物種濃度 已到達某些濃度時，可再生該介質。例如，該電純化設備 可包括一或多個能偵測鈉、鈣等等之感應器，且此感應器 可配置成與該電去離子裝置之注入口及/或排出口呈流體 連接。在某些實施例中，上述描述的任何感應器（及/或其 它在電純化設備內之感應器）可與一或多個監視器或控制 器檢測連接，其可使用例如來測量及/或控制該介質再生， 以控制一或多種離子或其類似物在該電純化設備內（例 ® 如，在該電去離子裝置的注入流及/或排出流內）之濃度。 例如，該控制器可因應感應器的度量（例如，鈣離子濃度） 來開始再生該樹脂，將一流體加入至該電去離子裝置的注 入或排出流中，以將該物種（例如，Ca2+、Mg2+、Na +等等） 的濃度維持在低於某些値或其類似物。 在某些具體實施例中，可使用一能防止例如在脫附已 吸附於該介質上之標的物期間，於該裝置內實質上積垢及/ 或實質上骯髒的方法，來在該裝置內再生該介質。例如， -30- 1296539 某些離子對（諸如Ca2 +及HC〇r、Mg2 +及HCCh·)、某些離子 及有機物等等會在電去離子裝置內造成積垢及/或骯髒。因 此，在一個具體實施例中，可使用如上所述的某些再生溶 液，以從該介質實質上脫附該第一物種（例如，此離子對）， 而沒有實質上脫附該第二物種（例如此離子對）之方法來處 •理該介質，即，使得可從該介質脫附一實質分量的第一物 種，同時第二物種仍然實質上吸附在該介質上。亦即，該 介質可經處理，使得該第二物種仍然實質上吸附至該介 ® 質，同時該第一物種已從該介質脫附，使得該第二物種同 時與該第一物種脫附之任何量（例如，在沉澱或在該第一與 第二物種間之其它交互作用後），通常在不會造成於該裝置 內實質上積垢及/或實質上骯髒之程度。 在該介質經再生以防止於該電純化裝置內實質上積垢 及/或ft髒的具體實施例中，如上所述，在該第一物種已實 質上脫附且從該裝置移除後，然後，可選擇性從該介質中 脫附該第二物種，即，使得任何與第二物種同時脫附的第 ^ 一物種不足以在該電純化裝置內造成實質上積垢及/或骯 髒。例如，該第一物種可在該介質曝露至一第一再生溶液 (其能從該介質脫附該第一物種，但是無實質量的第二物 種）後，實質上從該介質脫附；然後，在將該介質曝露至一 第二再生溶液後，該第二物種可從該介質實質上脫附。該 第一及第二再生溶液可包含相同或不同溶質（例如，鹽、 酸、腐鈾性等等），且在某些實施例中，該第二溶液可具有 比該第一溶液還高的濃度或活性。在某些實施例中，當使 1296539 用該電純化設備來產生一經純化的液體時，可再生該介質。 至於一個特別實施例，在一包含已吸附碳酸氫根 (H C〇r)及鈣（Ca2 + )離子的介質之裝置中，該碳酸氫根離子可 首先從該介質上脫附，接著爲鈣離子脫附。該介質可爲任 何已吸附碳酸氫根及鈣離子的離子交換介質，例如，陽離 子介質、陰離子介質、這些之組合等等。在某些實施例中， 該介質可對想要脫附的特定離子（例如，鈣、鎂、硼、鐵等 等）具有較高親和力。至於特別的實施例，可藉由將該介質 > 曝露至包含已溶解的NaCl之第一鹽溶液中，讓碳酸氫根離 子從該介質脫附，而該NaCl之濃度足以造成碳酸氫根發生 從該介質脫附，但是不足以造成鈣發生從該離子交換介質 中脫附；例如，該鹽溶液可爲一包含濃度低於約2重量％、 約3重量％或約4重量％的NaCl之NaCl溶液。晚後，可藉 由將該介質曝露至一包含已溶解的NaCl之第二鹽溶液（在 相對較高的濃度下，其足以造成鈣發生從該離子交換介質 中脫附，此濃度典型高於該第一鹽溶液）來選擰性讓鈣離子 k 從該介質脫附；例如，該第二鹽溶液的濃度可爲至少約4 重量％、至少約5重量％、至少約7重量％、至少約9重量％ 或至少約1 0重量％或更多的N a C1。至於其它實施例，該介 質可首先曝露至酸溶液，接著爲鹽溶液；腐蝕性溶液’接 著酸溶液；鹽溶液，接著酸溶液；鹽溶液，接著腐鈾性溶 液。 該樹脂可利用任何合適的技術在該電去離子裝置內再 生。在一組具體實施例中，該樹脂可藉由將該樹脂曝露至 -32- 1296539 一再生溶液（例如，如先前所描述），於該電去離子 再生。例如，該電去離子裝置可以批次或半批次模 作，其中該樹脂將全部或部分週期性曝露至一再生 在如進一步描述於下列的某些實施例中，例如，在 操作期間，該電去離子裝置的其它部分（例如，其1 可仍然使用來產生一經純化的液體，同時再生該介 操作模式及特別的應用而定，可例如相繼或同步再 稀釋、濃縮隔間或二者中之樹脂。 • 在某些實施例中，該介質可使用一些技術之組 生。例如，該介質可使用一或多種再生溶液（例如，酸 腐蝕性溶液、濃的鹽溶液等等）來再生，且可選擇性 成該介質收縮或膨脹之技術及/或試劑組合。例如， 理力量或機械式打破等等來造成該介質收縮或膨脹 該介質中移除或脫附離子、有機物等等。例如，在 體實施例中，可從存在於該介質內之孔洞中脫附離 機物等等。 ® 在一組具體實施例中，可在電純化設備之電去 置內再生該介質，同時使用該裝置來產生經純化的 在電去離子裝置內再生介質同時純化液體之實施例 在第2A及2B圖中，於該電去離子裝置的上下文中 轉該電場（例如，如進一步在下列討論）。參照第2A 電場的極性或方向初始爲將負電荷離子（例如，Cl·、 。〇32·等等）吸弓|至右邊（+ )，同時將正電荷離子（例如 Na+、K + )吸引至左邊（-)。在此圖形中，陰離子選擇薄 裝置內 式來操 溶液。 半批次 2隔間） 質。依 生在該 合來再 t溶液、 與能造 藉由物 ，可從 一個具 子、有 離子裝 液體。 則闡明 ，可倒 圖，該 HC〇3· ' ，Ca2+、 I 膜 2 1 5 -33- 1296539 會優先讓負電荷離子傳輸過其，同時陽離子選擇薄膜225 會優先讓正電荷離子傳輸過其。 讓包含一或多種欲移除之標的物（例如，離子、有機物 等等）之欲純化的液體230通過隔間210，同時讓使用來再 生的濃鹽溶液240通過隔間220。如先前所描述，當該欲%純 化的液體輸入稀釋隔間2 1 0時，該欲移除之標的物可吸附 到介質25 0上。在第2A圖中，濃的鹽溶液240流經濃縮隔 間2 20。已吸附到介質250上之物種可如先前所描述般，在 該介質曝露至濃的鹽溶液240(將其輸入至液體245中以排 出該隔間）後脫附。因此，排出稀釋隔間210的液體235已 純化（即，如此該液體具有較低（比輸入液體230低）之欲移 除的物種濃度），同時排出濃縮隔間220之液體245已再生 至少部分的介質250。然後，液體245可輸入其它製程或操 作，如作爲廢棄物丟棄等等。 在某些實施例中，該電場之方向可於該裝置的操作期 間倒轉（亦參見美國專利案號5,5 5 8,7 5 3 )，而造成例如闡明 在第2A圖中之安排轉換成闡明在第2B圖中的安排。在此 安排中，該在隔間2 2 0中之經再生（至少部分）的介質2 5 0 現在可使用來純化液體，同時該在隔間210中的介質250(其 至少部分飽含例如一或多種經吸附的標的物）可經再生。藉 由逆轉在該電去離子裝置內之電場方向，隔間210現在作 用爲濃縮隔間，同時隔間220現在作用爲稀釋隔間。額外 的是，用來輸入液體23 0及240的注入口可倒轉，如此該 欲純化的液體23 0輸入隔間21 0(現在爲稀釋隔間），同時該 -34- 1296539 濃的鹽溶液240輸入隔間220(現在爲濃縮隔間）。上述描述 與第2A圖相關的相同傳輸原理亦可應用在顯示於第2B圖 的組態中，但其由於電場逆轉而相反；因此，隔間210現 在會產生一經純化的液體，同時隔間2 2 0現在會產生一包 含至少部分已從液體230移除及/或已從介質250脫附之標 的物的液體。額外的是，在隔間2 1 0中的介質2 5 0現在可 於曝露至濃的鹽溶液240後再生，同時在隔間220中（已預 先再生）的介質2 5 0現在可使用來從欲純化的液體2 3 0中吸 > 附一或多種標的物。 在此實施例中，該電去離子裝置之電場經常可如特別 的應用所需要或想要般倒轉（例如，在顯示於第2A及2B圖 之具體實施例間）。在該電場之二種極性間的循環頻率可依 對特別應用的特定因素而改變，諸如該進料水的硬度或標 的物濃度；使用來洗提之濃鹽溶液的濃度及/或組成物；該 介質的型式、量及/或尺寸；進入液體的流速·，該電純化設 備及在其中的隔間之尺寸；所施加的電壓；想要的純化程 度；積垢形成之度量及/或骯髒程度；或其類似物。一般熟 知此技藝之人士將能只使用例行的實驗來選擇或最佳化特 別的電純化設備之操作條件，以適合於特別的應用。例如， 當在排出的液體濃縮及/或產物流中，偵測到標的物（諸 如，硬性離子或有機物種）之某些濃度、骯髒及/或積垢形 成的化合物象徵或其類似物時，可逆轉電場。至於另一個 實施例，當某些量或濃度之標的物能夠通過該電純化設備 而沒有被吸附（例如，當在排出該電純化設備之一或多個流 -35 - .1296539 中偵測到某些量之標的物，諸如當來自該電純化設備內的 介質之標的物已到達其失效點）時，可逆轉該電場。在更另 一個實施例中，當不滿足某些臨限液體純度（例如，在該經 純化的液體流內之標的物的濃度超過某些預定値或範圍） 時，可逆轉該電場。在又另一個實施例中，可以固定速率 或頻率來逆轉該電場，例如，每6小時或每24小時；或當 該電純化已操作一段預定時間，例如，在使用1 2小時後、 在使用3 6小時後、在使用一週後等等。在更另一個實施例 • 中，可因應在該電去離子裝置之濃縮及/或稀釋隔間內的濃 度度量（例如，硬性離子或其它標的物，例如，藉由感應器， 諸如導電度感應器、鈣感應器、鈉感應器或其類似物），來 逆轉該電場。在另一個實施例中，當例如在該電去離子裝 置內（例如，在離子選擇薄膜上）、在該電純化設備內等等 開始發生實質積垢及/或骯髒時，可逆轉該電場。該電場之 逆轉可依特別的應用，在該電去離子裝置內與該樹脂之再 生同時發生，或在該電去離子裝置內於該介質之再生前或 ®後進行該逆轉。 藉由在該電去離子裝置內週期性逆轉該電場，根據一 組具體實施例，可基本上連續操作該電純化設備一段延長 的時間。在一個隔間（濃縮隔間）中之介質可再生，同時在 其它隔間（稀釋隔間）中的介質可在使用中；然後，在電場 逆轉後，可使用該經再生的介質，同時所使用的介質可經 再生。可如想要地重覆此製程許多次，因此提供基本上連 續使用該電純化設備來產生一經純化的液體。"基本上連續 -36 - 1296539 π意謂著可在需求後使用該電純化設備來產生一經純化的 液體（例如，間歇性、週期性、連續性等等），僅有當該電 場的方向逆轉且讓來自該裝置之經純化的液體流穩定時才 會簡短中斷，即，該電純化設備不會有從該裝置中移除或 再充入該介質之時間週期（在此期間，該電純化設備無法稱 爲產生一經純化的液體流）。在某些實施例中，會於電壓逆 轉後之初始期間，在新近形成的濃縮流中發生水之品質惡 化，但若該水的品質惡化足夠小時，在電壓逆轉期間或在 其之間的任何時間處所產生之液體產物不必需拋棄。換句 話說，來自新近形成之耗盡或濃縮隔間的任一或二者中之 液體產物的導電度足夠低，以至於可在一流或其它流或二 者中提供該可接受的液體產物。因此，在許多實施例中， 該簡短中斷可僅有數分鐘或數秒長，或甚至不存在（即，該 電純化設備可在需求後之任何時間處使用來產生一經純化 的液體流，而在液體製造上沒有任何中斷）。參見例如，美 國專利案號4,95 6,07 1。 在一組具體實施例中，該電純化設備可操作一任意、 經選擇或經預定的時間週期。在另一組具體實施例中，該 電純化設備可經操作以允許從進料液體中移除（例如，藉由 吸附至介質）較大量的一或多種標的物（超過該介質對該標 的物之最大負載容量）。也就是說’在此具體實施例中，該 介質可使用來從欲純化的液體中移除一或多種標的物，其 中可由該介質移除之標的物的量大於該介質可在任何一時 間處所吸附之標的物量（即’當該介質呈飽和Γ最大負載容 -37 - 1296539 量"）時）。藉由本發明的技術，可經由上述描述的再生技術 來週期性”再充塡”該介質之容量，同時其仍然在該電去離 子裝置中。此可藉由減低形成積垢及/或有機骯髒物的趨勢 及/或藉由在更長的電去離子裝置操作週期中維持該介質 之物種的選擇性吸附特徵，來在操作上改良而超過使用習 知操作的裝置。 在某些具體實施例中，根據本發明之某些觀點的操作 及再生方法可有利地讓一在電純化設備內之電去離子裝置 ® 能直接曝露至一用來純化”硬"或’’髒’'水的製程，而不需一上 游的”軟化”或純化製程，即，一種能從溶液中移除或減低 硬性離子或其它不想要的物種（諸如TOC或特定的有機物 種）之濃度的方法。典型必需提供的習知電去離子裝置之上 游水軟化裝置實施例（其在本發明的某些具體實施例中可 避免）包括離子交換裝置、逆滲透裝置、超微過濾裝置、奈 米過濾裝置、透析裝置及其類似物。因此，在一組具體實 施例中，含相當高程度的TOC之硬水及/或水可直接輸入一 ® 電去離子裝置，而沒有上游的軟化或移除TOC之預處理。 在另一組具體實施例中，可對輸入水（或其它液體）進行某 種程度的軟化，但是其不足以完全π軟化"已輸入該電去離 子裝置的水（即，達到硬性離子或其它標的物之濃度足夠 低，以防止在習知操作的電去離子裝置中發生實質上積垢 及/或實質上骯髒）。在更另一組具體實施例中，該電純化 設備能從注入液體（例如’從硬水’如先前所描述）中移除 某些量的標的物，諸如硬性離子。例如，可利用該電純化 -38- 1296539 設備來移除大於約70%、約80%、約90%、約95%、約97%、 約98%或約99%之輸入的硬性離子或其它標的物，且在某 些實施例中，沒有在該電純化設備內造成實質上積垢。因 此，在一組具體實施例中，該電純化設備能處理硬水而沒 有在該電純化設備內產生實質上積垢或骯髒。 根據本發明的某些具體實施例，可基本上連續使用同 時可提供介質再生之電純化設備實施例則顯示在第3圖 中。在所闡明的具體實施例中，該電純化設備300包括一 # 欲純化的液體用之單點引入口 1 25。當然，在其它具體實施 例中，該電純化設備可包含多於一個引入位置，例如，一 或多個欲純化的液體用之二個引入位置，第一引入位置爲 欲純化的液體及第二引入位置爲濃的鹽溶液等等。在顯示 於第3圖之實施例中，液體120於輸入系統300後分成稀 釋途徑310及濃縮途徑3 20。稀釋途徑310通過數個液體控 制系統3 1 5、3 1 7、3 1 9等等，其可例如爲閥、過濾器、流 量計、其它管道、流量控制元件、感應器、引動器、黏度 計、溫度計、溫度耦合計、pH感應器、壓縮元件或其類似 物。在某些實施例中，該液體控制系統可包括用來將添加 劑引進該液體流的裝置，例如，以控制pH或微生物、以促 進凝聚等等。一般熟知此技藝之人士將能夠鑑別出合適於 對所提供的應用達成特別目的之裝置及系統；至於一個特 別實施例，液體控制系統3 1 5可爲一流量控制元件（諸如 閥），及液體控制系統3 1 7,3 1 9可爲過濾器。在第3圖之濃 縮途徑3 20中，該液體控制系統已擴展爲一闡明的實施例。 -39 - 1296539 於此，濃縮途徑320分成支流322,324,326。在此非爲限制 的實施例中，支流3 26將輸入貯存器3 30,同時支流3 22,324 代表繞著貯存器3 3 0的不同分流及控制系統（例如，在系統 3 00的例行操作不需要該貯存器3 30之系統中，且使用作爲 緩衝槽或溢流槽）。在第3圖中亦顯示出一些額外的液體控 制系統323、3 25、3 27、329 ;例如，液體控制系統3 27,329 可爲過濾器，且液體控制系統323,3 25可爲流量控制元件， 諸如閥。 Φ 在一個具體實施例中，該貯存器3 3 0可爲一容納槽或 其它能貯存液體的容器，例如，緩衝槽、溢流槽等等。在 另一個具體實施例中，該貯存器3 3 0可依特別的應用來塡 充任何合適於使用在該電純化設備中的流體。例如，該貯 存器3 3 0可包括具有組成物之溶液（諸如濃的鹽或酸溶 液），其中該組成物經選擇以使包含在電去離子裝置丨丨〇內 之介質的再生容易。該貯存器3 3 0可使用任何已由一般熟 知此技藝之人士所熟知的合適技術來塡充及倒空。例如， ® 若該貯存器3 3 0塡充濃的鹽溶液時，該濃的鹽溶液可從外 部來源（無顯示在第3圖中）引進貯存器3 3 0中，該貯存器 3 3 0可使用支流326來塡充，可選擇性讓該液體通過一可加 入鹽以增加鹽濃度之元件等等。至於另一個實施例，可使 用泵331來將液體泵入及/或泵出該貯存器3 3 0。 在第3圖的系統實施例中，分支322,324,326(經由貯存 器3 30)結合至濃縮途徑3 40中。稀釋途徑310及濃縮途徑 3 40各別經由注入口 1 28,1 29引進電去離子裝置1 10。在週 -40 - 1296539 期性逆轉電去離子裝置1 1 0的極性（例如，當到達某些條件 時，例如，當在排出該裝置的液體中偵測到標的物之某些 最小及/或最大濃度時）之具體實施例中，可使用三向閥 3 50,3 5 5將來自濃縮途徑340的液體及來自稀釋途徑310之 液體流，如上述討論般，傳入該電去離子裝置1 1 0的適當 隔間中。類似地，可使用三向閥3 60,3 65將來自該電去離 子裝置1 1 0內之濃縮及稀釋隔間的排出液體傳至適當的途 徑，例如，產物途徑3 70及廢棄途徑3 80。液體控制系統 # 3 7 5,3 8 5可選擇性存在於該產物及/或廢棄途徑上，例如， 以監視一或多種標的物之流速或濃度。然後，經由使用點 3 90,3 95將來自途徑370,375的液體排出該電純化設備300。 在第3圖中，該液體控制系統375透過訊號線3 7 8與 監視器/控制器3 77電子連接。該訊號可爲任何合適的訊 號，例如，氣動訊號、電訊號、機械訊號或其類似訊號。 監視器/控制器37 7可爲任何能偵測來自訊號線3 7 8的進入 訊號、測量適當的反應及透過訊號線3 7 1, 3 7 2，3 7 3，3 7 4將訊 • 號傳送至液體控制系統3 1 5，3 1 7，3 1 9及/或電去離子裝置1 1 〇 之系統或機制。訊號線371，3 72,37 3,374及3 7 8每個不必需 傳送相同型式的訊號。監視器/控制器3 7 7可例如爲機械控 制器、氣動控制器、電腦或一系列電腦、半導體晶片或其 它積體電路微處理器或其類似物。在某些具體實施例中， 該監視器3 7 7可爲"硬體”控制系統、預程式化的電腦控制 系統，或該監視器37 7可爲如所需能程控且合適之電腦執 行的控制系統。該演算法可爲預定的演算法，或其可爲能 -41 - 1296539 隨著製程條件改變而調適之演算法，諸如該流動呈脈動或 隨意分佈的製程。至於特定的實施例，當監視器/控制器377 根據來自液體控制系統3 7 5 (及/或其它液體控制系統，無顯 示）之感應器讀値來決定，而指出在電去離子裝置11〇內之 介質需再生時（例如，當在使用點3 90中之硬性離子濃度已 到達某些程度；當在該裝置的稀釋隔間中偵測到含有標的 物之吸附介質的某些飽和程度，例如至少50%飽和、75% 飽和、9 0 %飽和或較大時；當在該裝置之濃縮隔間的液體中 Φ 偵測到標的物之某些低限濃度時，例如任何失效點的非零 濃度象徵；當偵測到該吸附介質的電阻率改變及/或該裝置 的電力消耗及/或需要施加電壓（其象徵吸附標的物至某些 飽和程度）時等等），然後，監視器277可起始一適當的反應 (例如，藉由下列效應或造成下列一或多種效應：將一再生 溶液引進該電去離子裝置110中，保留在該電去離子裝置 1 1 0內的極性，對操作者發出已到達某些濃度或其它狀態的 信號等等）。 ® 在第4圖中，已顯示出另一個基本上能連續使用的電 純化設備400實施例。爲了清楚起見，無特別闡明上述討 論的監視器/控制器及控制系統；然而，在某些具體實施例 中，將提供此一控制系統。在此實施例中，電純化400具 有二個並列的電去離子裝置1 1 0,1 1 1。液體從引入口位置 125，126輸入該電純化設備400。輸入引入口位置125,126 的液體可相同或不同。一系列的液體控制系統3 1 4、3 1 5、 316、317、318、319、323、325、327、328、329、332、333、 1296539 3 34、3 3 5會將液體傳至電去離子裝置1 10,1 1 1。該液體控制 系統可包括過濾器、流量計、其它管道、流量控制元件、 感應器 '引動器、黏度計、溫度計、溫度耦合計、pH感應 器、壓縮元件或其類似物，如參考先前第3圖的描述。例 如，液體控制系統 314、315、316、318、323、325、328、 3 3 2、3 3 3、3 34、3 3 5可代表泵或閥，同時液體控制系統317、 319、327及329可代表過濾器或感應器。如描述在上述第 3圖之上下文中，該系統可由一或多個監視器/控制器（無顯 _ 示）來控制，其可與一或多個感應器（無顯示）連接。該液體 亦可選擇性傳至貯存器3 3 0或來自其。在排出電去離子裝 置1 1〇，1 1 1後，該液體藉由液體控制組件（諸如閥3 60、36卜 362、3 63、365)傳導至使用點3 90、3 9 5、3 97。在某些實施 例中，可使用電去離子裝置來純化液體，同時不將其它電 去離子裝置使用於純化液體的目的；至於實施例，可在另 —電去離子裝置上進行維持，可使用其它電去離子裝置來 再生介質等等。在某些實施例中，平行操作之電去離子裝 > 置角色可倒轉（或同時啓動二者），以保証該電純化設備基 本上連續操作。 該電純化設備的另一個實施例則顯示在第U圖中。在 此圖形中，液體從該引入口位置5 25輸入該電純化設備500 而進入流5 2 0中。然後，該液體在到達電去離子裝置6 1 〇 前選擇性通過一或多個過濾器·。例如，如顯示在第丨1圖 中’該液體可通過軟化器517、碳塡充器518及/或顆粒過 濾器5 1 9之一或多種。當然，在其它具體實施例中，可依 -43 - 1296539 特別的應用使用其它過濾器（或.無過濾器）。在通過過濾器 5 1 7、5 1 8及5 1 9後，於第1 1圖中，將該液體分成三種流 510、5 22及5 27。在這些流中，可各別透過使用隔膜閥515、 5 29及5 28來控制每個流之流速。流527在電去離子裝置 610之電極隔間處傳遞。流5 27在傳至排出口 5 97前，通過 電去離子裝置6 1 0之陽極隔間5 1 3，然後通過陰極隔間 514。流510通過電去離子裝置610之稀釋隔間511，排出 如爲流509,同時流522傳至電去離子裝置610的濃縮隔間 5 1 2 ’排出如爲流5 0 8。應注意的是，雖然描述在第1 1圖中 之電去離子裝置6 1 0爲具有單一稀釋隔間5 1 1及單一濃縮 隔間5 1 2，但在本發明的其它具體實施例中亦考慮到具有多 重稀釋及/或濃縮隔間之電去離子裝置，如描述在第1 1圖 中之單一稀釋及濃縮隔間的電去離子裝置6丨〇，僅爲了清楚 起見。例如’在其它具體實施例中，該電去離子裝置可具 有類似於顯示在第1圖的組態。 在第11圖中，於排出電去離子裝置610後，流508傳 至廢料5 95 ’同時排出稀釋隔間5n的流509傳至三向閥 5 60 °閥5 60可經導向，以將在流5 09內的液體輸送至使用 點590 ’或至廢料5 95。當使用電純化設備500來產生一經 純化的流體時’三向閥560可導向使用點590。但是，在包 含於電去離子裝置610中之介質的再生期間，三向閥560 可導向廢料5 9 5。 如顯示在第1 1圖中，貯存器5 3 〇可包含一具有經選擇 的組成物之溶液（諸如濃的鹽或酸溶液），以促進包含在該 -44 - • 1296539 電去離子裝置610內之介質再生。貯存器530可使用任何 已由一般熟知此技藝之人士所熟知的合適技術來塡充及倒 空。在再生期間，泵53 1可將該再生劑溶液傳至稀釋隔間 5 1 1及濃縮隔間5 1 2之一或二者。在排出這些隔間後，該再 生劑溶液可如先前描述般導向廢料595。 感應器575與排出稀釋隔間51 1的流509呈流體連接。 該感應器5 7 5可例如爲導電度感應器、鈣感應器、鈉感應 器或其類似物。監視器或控制器（無顯示）可監視由感應器 • 575所產生之訊號，且在某些實施例中，可決定合適的反 應，例如，可發出當包含在電去離子裝置610內的介質需 要再生之信號。亦可存在有其它感應器，例如，流速感應 器、溫度探針、壓力計或其類似物。至於實施例，在第1 1 圖中，感應器57 6、577及57 8可各別偵測出流527、510 及5 22之特徵（例如，流速）。 本發明之電純化設備的另一個實施例闡明在第1 2圖 中。類似於第1 1圖所闡明之電純化設備般來組裝此裝置， ® 然而流508在排出電去離子裝置610之濃縮隔間512後， 藉由泵563控制來傳至再循環迴線5 62。再循環迴線562 可傳至廢料5 95 (使用閥5 9 8控制），及/或各別至輸入稀釋 隔間5 1 1及濃縮隔間5 1 2的流5 1 0及/或5 2 2。在顯示於第 1 2圖的具體實施例中，包含在貯存器5 3 0內之再生劑溶液 可注入電去離子裝置610中，直到該電去離子裝置基本上 塡滿該再生劑溶液，及/或如需要在與該電去離子裝置610 連接之再循環迴線5 6 2內再循環，例如，直到包含在該電 .1296539 去離子裝置610內之介質已充分再生。在合適的再生程度 後，然後，可將該再生劑液體傳至廢料5 9 5。此安排可改良 在該電去離子裝置內之流動分佈，且在某些實施例中，此 安排可幫助減低再生包含在電去離子裝置610內之吸附介 質時所需的再生劑溶液量。 在第1 3圖中所闡明的實施例類似於第丨2圖所闡明之 電純化設備。在此圖形中，流5 2 0分成三種流5 1 0、5 2 7及 5 2 1。流5 2 7傳向電去離子裝置6 1 0之電極，同時流5 1 0傳 • 向電去離子裝置之稀釋隔間5 1 1。流5 2 1傳經一再循環迴線 5 62部分，到在電去離子裝置610中的濃縮隔間512。可使 用三向閥5 23來防止流510及522混合。亦在此安排中的 有，當使用電去離子裝置6 1 0來產生一經純化的流體時和 在包含於電去離子裝置6 1 0內之介質再生期間，可使用泵 5 63。藉由讓濃縮流的一部分經由流562來進行再生，在電 去離子裝置6 1 0之濃縮及稀釋隔間內的流體之流動速度可 控制成大約相等（因此，減輕穿越包含在電去離子裝置610 # 內的任何薄膜之壓力.差影響），或在任何其它想要的相對流 動速度。此外，在某些實施例中，實質上可使用此電純化 設備來達成較高的水回收。 在第1 4圖中的電純化設備亦可以能同步產生一經純 化的液體及再生包含在該電去離子裝置610內的樹脂之方 式來操作，如先前所描述。在第14圖中，闡明在第1 3圖 中之電純化設備已經改質，以允許電去離子裝置6 1 0的極 性逆轉。在此圖形中，流5 27 (取代串列通過陽極隔間5 1 3 -46 - 1296539 及陰極隔間514)平行通過二電極隔間（應注意的是，同樣可 將此組態使用在其它電純化設備中，例如，顯示在第1 2或 13圖中之裝置）。額外地，在第14圖中，透過使用其它閥 550、555、5 65及567，液體可傳至在電去離子裝置610內 的適當隔間內，以允許該電去離子裝置在該裝置的使用期 間逆轉極性。亦在第1 4圖中的是，該三向閥5 6 0可將一經 純化的液體導向任一使用點5 90，及/或例如當經純化的液 體之純度不可接受而無法導向使用點時，則將其導向廢料 5 9 9。例如，立即在電去離子裝置6 1 0內之電極性逆轉後， 於流5 0 9內之液體純度爲不可接受，因此將其導向廢料 599 ° 電純化設備的更另一個實施例則闡明在第1 5圖中。在 此圖形中，電純化設備5 00類似於描述在第14圖之電純化 設備。但是’已加入數種其它再循環流。將來自引入口位 置5 2 5而輸入電純化設備5 0 0的液體進料至容納槽5 0 5中。 使用泵5 07，將來自容納槽505的液體泵過可選擇之過濾器 517、5 18及5 19至液體流520。額外的是，已消除第η圖 之廢料5 97及5 99,且進料那些廢料之液體流現在再循環至 容納槽5 0 5 °電純化設備5 0 0之操作則類似於先前所描述。 使用此系統’可達成非常高的水回收。 應該了解的是’上述描述本質上爲典型，且可有許多 其它結構及變化。例如’可在本發明之電純化設備中使用 其它閥、注入口、途徑、貯存器、緩衝槽、排出口、感應 器、靈敏度提咼裝置、控制系統、管道、過濾器等等，或 -47- 1296539 該電純化設備可結合及/或提供其它流體純化技術/系統及/ 或單元操作。例如，該電純化設備可建構及安排成如果發 生能量來源不足及/或流至該電去離子裝置的進料水減少 時’能例如使用緩衝槽將液體提供至該電去離子裝置。 實施例 現在’將描述本發明之某些電純化設備/系統的操作模 式之非爲限制的實施例。在一個實施例中，提供一具有至 少一個稀釋隔間及至少一個濃縮隔間的電去離子裝置，每 個隔間皆包含陽離子及陰離子樹脂。 最初’在該電去離子裝置內之稀釋及濃縮隔間二者中 的陽離子樹脂皆呈Na +形式，及該陰離子樹脂呈ci_形式。 將進料液體引進此二隔間中。在某些實施例中，將該進料 液體以較高的流速（相對於濃縮隔間）引進稀釋隔間。例 如，該進料液體引進該稀釋隔間之流速約將其引進該濃縮 隔間的流速之2倍、約3倍、約5倍、約7倍、約1 〇倍等 等。同時，對該電去離子裝置施加電壓，如先前討論般， 將電壓施加至該稀釋及濃縮隔間。 在該稀釋隔間中，錦離子會與來自陽離子樹脂的鈉離 子交換。例如，該陽離子樹脂可經選擇，使得該陽離子樹 脂對鈣離子之選擇性高於對鈉離子，例如，高3至6倍。 在稀釋隔間中，鈉離子會從該樹脂中釋放，且與引進該進 料的那些一起移動過該陽離子薄膜而進入該濃縮隔間。亦 在該稀釋隔間中進行的有，於該進料中的碳酸氫根離子變 成至少與CT部分交換，同時某些碳酸氫根離子移動過該陰 -48- 1296539 離子薄膜而進入該濃縮隔間’例如若該陰離子樹脂對碳酸 氫根離子的選擇性低於對氯離子時。例如，該陰離子樹脂 可經選擇’使得其對碳酸氫根離子之選擇性低於對氯離子 約2或更多倍。額外的是，在該進料中的某些有機物可至 少部分與來自陰離子樹脂的氯離子進行離子交換，及/或至 少部分物理吸附至該樹脂。在某些實施例中，該有機物之 黏結亦可造成從該樹脂中釋放出氯離子，如上所述，其將 移動過該陰離子選擇薄膜而進入該濃縮隔間。因此，排出 I 該稀釋隔間的液體將具有相當低或甚至探測不到的Ca2+、 碳酸氫根離子及/或有機物程度。同樣地，在該稀釋隔間 內，於該液相中將存在有非常低濃度的Ca2 + (相對於由該樹 脂所吸附的量）。 在該濃縮隔間中發生類似的離子交換過程。若液體流 入該濃縮隔間的速率低（相對於稀釋隔間），則因此將輸入 相對較少的離子至該濃縮隔間。例如，若液體流經該濃縮 隔間的速率爲稀釋隔間的1 /1 0 (如上述討論）時，則流動的 > 離子將爲稀釋隔間的1 /1 0。此外，某些量的離子（例如，Na+、 HC〇3·、cr、經離子化的有機物）會從該稀釋隔間穿越該離 子交換薄膜而傳輸進入該濃縮隔間。 在該稀釋隔間中，當離子交換繼續進行時，該樹脂會 變成漸漸飽含Ca2 +及/或有機物或其它標的物。在某些飽和 程度處，可在該電去離子裝置中發生一或多種標的離子（例 如，Ca2 + )之”失效點”，在此位置處，儘管多數的Ca2 +離子 仍然由陽離子交換樹脂吸附，但小量的Ca2 +離子開始顯現 -49- 1296539 在溶液中。在失效點處，於溶液中之標的離子可移動通過 該薄膜而進入該濃縮隔間，及/或可釋放在該產物流中。在 某些實施例中’例如，若該陽離子樹脂的Ca2 +形式之電阻 通常高於Na +形式時，則該陽離子樹脂之電阻將增加及該電 去離子裝置之整體性能將逐漸減低。 '於存在高程度的有機物之某些實施例中，該有機物可 造成在該稀釋及濃縮隔間之一或二者中的陰離子樹脂骯 髒。在該電去離子裝置內的陰離子樹脂骯髒會造成該電去 ® 離子裝置之電阻增加，其可造成從該稀釋隔間傳輸至該濃 縮隔間之離子減少，而負面影響該電去離子裝置之性能。 當由該電去離子裝置所產生的液體品質減低至低於某 些點時’開始再生該樹脂。在該電去離子裝置內的樹脂於 此位置處之吸附容量將減低，但是不完全用盡（例如，當觀 察到Ca2 +之失效點及/或觀察到有機物之失效點時，可開始 再生）。應注意的是，在此實施例中，並未到達該電去離子 裝置之平衡狀態（即，不再由該樹脂發生淨離子吸附的狀 ® 態），其中引進該電去離子裝置之其它標的物會排出在該稀 釋或濃縮流出液體中。因此，在該電去離子裝置的操作期 間，輸入及排出該裝置之離子未到達質量平衡，然而在平 衡時，在輸入該電去離子裝置之標的離子與排出該電去離 子裝置的標的離子間有一質量平衡。 再生 非逆轉方法：在此實施例中，再生於該稀釋及濃縮隔 間二者中的樹脂。如先前所描述，再生溶液通過該稀釋及 -50- 1296539 濃縮隔間，以再生該樹脂。該再生溶液可將該陽離子樹脂 轉換成Na +形式，陰離子樹脂轉換成ci·形式，及/或從該樹 脂脫附有機物。可藉由離子交換及/或機械脫附（例如，藉 由造成樹脂收縮及/或膨脹）來達成有機物之脫附，因此造 成有機化合物從該樹脂釋放出。 、逆轉方法：在此典型的實施例中，再生一個隔間（或對 所提供的再生循環僅有一個隔間或一次）。例如，可僅再生 該濃縮隔間，同時由稀釋隔間來連續產生產物。在該濃縮 • 隔間已再生後，對該稀釋及濃縮隔間的電壓之極性施加逆 轉且逆轉該流，如此該新的稀釋隔間爲一新鮮再生（先前濃 縮）之隔間，且該新的濃縮隔間爲前者（未再生）稀釋隔間。 一旦由該電去離子裝置所產生之液體品質減低至低於某些 位置時，可開始再生，且在某些實施例中，可使用多重再 生/再生溶液/技術。 包括再生的操作循環之非爲限制的典型結果顯示在第 1 8及1 9圖中，且描述在下列。第1 8圖爲一曲線圖，其闡 ® 明該標的物之殘餘吸附容量的分量如爲時間的函數（由再 生次數來測量）。在第一循環前，於該圖形中，隔間1爲稀 釋隔間及隔間2爲濃縮隔間。在再生後，逆轉該電去離子 裝置之極性（即，隔間1變成濃縮隔間而隔間2變成稀釋隔 間）。但是，在某些實施例中，於極性逆轉後，亦可開始該 樹脂之再生，如顯示在第1 9圖中。在這些實施例之任一個 中，該樹脂對該標的物之吸附容量未到達零値，即，該電 去離子裝置不在該裝置的使用期間達到平衡狀態。 -51- 1296539 下列實施例意欲闡明本發明之某些具體實施例的某些 觀點，但是並非例示出本發明的最大範圍。 實施例1 此實施例闡明使用根據本發明的一個具體實施例之電 去離子裝置。組合一包含電去離子裝置的電純化設備，其 具有類似於顯示在第3圖之組態。在此系統中，設定該電 去離子裝置，以提供極性逆轉及基本上連續運轉。該電去 離子裝置包括20個槽對（即，20對毗連的濃縮及稀釋隔 間），每個槽之厚度約〇·23公分（約0.09英吋），且在每個槽 內之流動路徑長度約66公分（約26英吋）。在每個槽中，液 體從槽頂端流動至槽底部；然後，液體在底部處輸入至下 一個槽，及流至頂端。選擇該電去離子裝置的操作條件， 使得該裝置能產生一約2·27升/分鐘（約0.6加侖/分鐘）的產 物流速之純化液體。注入流速約2.8 4升/分鐘（約0.7 5加命 /分鐘），及該廢料流速約0.57升/分鐘（約0.15加侖/分鐘）。 水回收比例爲約80%。在操作期間，施加至該電去離子裝 置的電壓約3伏特/槽對（總共約60伏特）。在該電純化設備 的操作期間，使用10重量％的NaCl溶液來再生在該電去離 子裝置內之樹脂約三十分鐘，每三小時一次。所使用的樹 脂爲一 SF120與IRA450樹脂的混合物（二者皆來自隆及哈 斯）。 該進料流爲具有約400ppm的總溶解鹽類（"TDS")之硬 水，其包含約170毫克/升的硬度（約1〇顆粒/加侖的硬度）， 如下：170ppm 的 Ca2+、lOOppm 的 HC〇3·、70ppm 的 Mg2+、 1296539 160ppm 的 Na+、50ppm 的 S〇42·及 250ppm 的 Cl。 對該運轉的典型循環（約3小時）來說，來自使用此電 純化設備的實驗資料顯示在第5及6圖中。在第5圖中顯 示出，於實驗期間，”進料”流（在第3圖中的液體丨2〇，從 引入口位置125輸入）、”產物”流（S卩，排出至使用點390之 經純化的流，在第3圖中表示爲液體3 70)及"濃縮”流（即， 排出至使用點395的廢棄水，在第3圖中表示爲液體380) 之已溶解的鈣濃度。該進料流在全部運轉期間維持在約 17 0ppm的固定Ca2 +濃度。在操作期間，該電純化設備能在 全部運轉期間維持固定、幾乎零Ca2+程度的產物流（即， 低於偵測極限），因此顯示出該裝置從進料流中移除Ca2 +的 效率。由該電純化設備所移除的C a2 +之至少一部分顯露在 該濃縮流中，且可如需要扔掉等等。在第5圖中，此可看 見如爲在該濃縮物中的Ca2 +濃度增加。當Ca2 +的濃度到達 某些程度（例如，lOOppm)時，可開始該樹脂之再生。 第6圖闡明該電純化設備從該注入進料流中移除鹽、 T〇C及Ca2 +之相同實驗的效率。在第6圖中，每種物種（鹽、 T〇C、Ca2 + )之移除量如由在該產物流中所測量之物種量指 出，以從該進料中移除之物種的百分比來表示。在實驗期 間，由該電純化設備從進料中移除的Ca2 +仍然非常高，其 實質上接近100%。由電純化設備從該進料流中移除的鹽及 TOC亦仍然高，移除之鹽範圍在約95 %至約98%間且移除 之TOC在約80%至約90%間。 因此，此實施例顯示出本發明之電純化設備能有效率 -53- 1296539 地從進料流中移除硬性離子、鹽及有機物。 實施例2 第7圖闡明另一個使用類似於描述在實施例1及闡明 於第3圖中之電純化設備的實驗，但是，與實施例丨之操 作條件比較，在本實施例中，該系統以在該進料流中稍微 較低的C a2 +濃度（約1 6 p p m)來操作。殘餘的離子濃度如下： lOOppm 之 HC〇3、70ppm 的 Mg2+、160ppm 之 Na+、50ppm 的SO/·及96ppm之Cr。該再生溶液爲重量％的NaCn， β 其每六小時施加至樹脂3 0分鐘。實驗進行約6小時，且來 自該實驗的一個循環之某些資料則顯現在第7圖中。 已觀察到’當在該進料中之Ca2 +濃度於實驗期間保持 固定在約16ppm時，該電純化設備能從進料流中移除幾乎 全部的Ca2 +而產生一產物（"稀釋”）流，其通常具有可忽略的 Ca2 +濃度（即，低於偵測極限）。已發現，某些已由該電純化 設備從進料流中移除之Ca2 +已顯露在該廢棄（”濃”）流中。 因此，在此實施例中，已闡明本發明之電純化設備具 ® 有高能力從進料流中移除硬性離子及有機物一段延長的時 間週期。 實施例3 此實施例闡明根據本發明的不同具體實施例，其基本 上連續使用某些電純化設備。類似於第3圖所闡明般來組 合電純化設備。該電純化設備包括電去離子裝置，其包括 五對槽（SP，五對濃縮及稀釋隔間）。每個槽之厚度約0.23 公分（約〇· 09英吋）及流動路徑長度約38公分（約15英吋）。 -54- 1296539 將該電去離子裝置的操作條件設定成該裝置能產生約 升/公尺的產物流速。在操作期間，施加至電去離子裝 電壓約3伏特/槽對（總共約30伏特）。引進該電純化設 進料流爲一包含約200ppm之TDS的硬水，其包括約 克/升之CaCOs的硬度（約1顆粒/加侖之硬度）。 在該電純化設備中’於基本上連續操作期間，藉 轉在該電去離子裝置內之電壓極性和注入該電去離子 的進料及再生流，每六小時使用濃的鹽溶液來再生於 ® 去離子裝置內的樹脂約三十分鐘。在每個槽中，液體 頂端流至槽底部；然後，該液體在底部處輸入下一個 流至頂端。該再生溶液爲10重量％的NaC卜施加30另 在再生循環之間，使用類似於先前描述在實施例1中 式，使用該電去離子裝置來純化該進料流。來自使用 明的介質再生實驗，闡明從進料流中移除NaC1之資料 示在第8及9圖中。繪製在這些圖形中之資料，爲從 物流移除的鹽量之百分比（如與在該進料流中的量比i 籲對於時間的關係。. 第8圖闡明一實驗資料，其中該電去離子裝置 SF-120陽離子樹脂及IRA-45 8陰離子樹脂（隆及哈斯$ 費城’賓夕法尼亞州）。所顯現的資料來自基本上連續 該電純化設備之第九及第十天（該電純化設備在先前 維持於相同操作條件下，包括如上所述之週期性逆 性’資料無顯示）。在第九及第十天期間所移除的鹽百 仍然非常高，典型大於約95 %，除了使用濃的鹽溶液 0.4 置的 備的 17毫 由逆 裝置 該電 從槽 槽及 、鐘。 之方 本發 則顯 該產 皎）相 塡充 t司， 操作 幾天 轉極 分比 再充 1296539 入該樹脂之簡短時期外。當該樹脂再生三十分鐘時，這些 簡短時期每六小時顯露在該曲線圖上。第1 - 8天亦觀察到 類似的鹽移除資料（無顯示）。 第9圖闡明另一個實驗，其中該電去離子裝置塡充 SST-60陽離子樹脂及 A-860陰離子樹脂（普羅萊特 (Purolite)，巴拉辛維德（BalaCynwyd)，賓夕法尼亞州）。所 顯現的資料來自基本上連續操作該電純化設備之第十七 天。這些樹脂亦顯示出高鹽移除百分比，甚至在基本上連 ► 續操作多於1 7天後亦如此。典型來說，在實驗程序期間的 鹽移除百分比仍然大於約9 8 %，除了當使用濃的鹽溶液再 充入該樹脂時之再生時期外。如先前般，每六小時再生該 樹脂30分鐘。該電純化設備之第lr16天的資料（無顯示） 闡明類似的鹽移除特徵。 因此，此實施例顯示出本發明之電純化設備可使用（以 基本上連續的基礎）一段延長的時間週期。 實施例4 > 此實施例闡明從本發明之電去離子裝置來移除Ca2 +的 實施例，其中在該電去離子裝置中含及不含該介質之再 生。在此實施例中，將具有Ca2 +濃度約105ppm之進料水引 進一具有類似於顯示在第3圖的組態之電去離子裝置中。 設定該電去離子裝置，以提供極性逆轉。注入流速約3升/ 分鐘（約0.8加侖/分鐘）。其它條件類似於在實施例1中所 描述的那些。藉由將該樹脂曝露至1 0重量％的N a C1溶液約 三十分鐘來再生該樹脂。 -56 - 1296539 來自使用此電去離子裝置的實驗之Ca2 +濃度資料則'顯 示在第1 0圖中，其顯示出二組個別實驗，每組皆使用新鮮 的樹脂（即，未預先使用過）。在第一實驗中，於純化該進 料水1小時後，如上所述般再生該樹脂（由實心菱形指出）。 在該資料中的3 0分鐘間隙（在約6 0分鐘處起始）指示出此時 .進行樹脂再生及逆轉該電去離子裝置的極性。在第二實驗 中，使用新鮮的樹脂來純化該進料水，但是不進行再生（由 中空三角形指出）。在該資料中之約60分鐘處的短斷裂指 • 示出該電去離子裝置的極性逆轉。這些實驗的進料濃度（由 實心方形指出）亦繪製在第10圖中。在進料水中的Ca2 +濃 度遍及每組實驗皆保持固定。 已發現，在樹脂再生及極性逆轉後之產物中所發現的 Ca2 +濃度明顯較低（如與在類似的實驗中，進行極性逆轉但 是該樹脂在曝露至鹽溶液後不進行再生之 Ca2+濃度比 較）。因此，再生在該電去離子裝置內的樹脂可改良Ca2 +之 移除。再者，已發現於極性移除及樹脂再生後，在該產物 ® 內之Ca2 +濃度可與新鮮.的樹脂比較，如可在第1〇圖中看見。 實施例5 此實施例闡明使用本發明之電去離子裝置一段延長的 時間週期。製備具有類似於闡明在第1 5圖中之電純化設備 的組態。該系統進料一硬水（硬度約150ppm，如爲CaC〇3， 鹼度約1 00- 1 75 CaC〇3及導電度約500至約700微西門子/ 公分）。 此系統之性能資料闡明在第1 6圖中，其涵蓋超過九個 -57 - 1296539 月的操作。在此圖形中’所顯示之鹽移除爲當產生產物液 體（在鹽再生間約九小時）時’該循環的平均數。在該曲線 圖中，所顯示的水回收爲在由該電去離子裝置所產生之產 物水的體積，除以進料至該系統的液體總量間之比率。該 產物的導電度之設定點設定在3 0微西門子/公分。任何所 .產生之具有導電度大於此量的水’讓其返回至該進料槽而 不視爲產物。週期性讀取數値，粗略爲每三至四天一次。 在第1 7圖中顯示出，在數個循環的時間程序上，引進 # 該電去離子裝置的水及排出該電去離子裝置之水（如爲純 水）的導電度，作爲該裝置的性能實施例。在第1 7圖中所 顯示之峰値爲當在該電去離子裝置內進行電極極性逆轉 時，暫時產生導電度超過設定點之水的時間。如上述討論， 將此水再循環至該進料槽，且不使用作爲產物液體。 至於使用此裝置來產生典型的水之實施例，對具有導 電度5 45微西門子/公分、TOC爲1.56ppm及鈣濃度67ppm 之進料液體來說，在一個實驗中，該產物液體的導電度爲 • 5.8微西門子/公分、TOC爲0.23ppm及鈣離子濃度低於偵 測極限。在另一個實驗中，該產物水的導電度爲6.3微西 門子/公分、TOC爲0.24ppm及鈣濃度低於偵測極限。 雖然於此已描述及闡明本發明的一些具體實施例，一 般熟知此技藝之人士將容易地設想出多種能進行描述於本 文之功能及/或獲得該結果及/或一或多種優點的其它方法 及/或結構’且此變化及/或改質每種皆視爲在本發明之範圍 內°更通常來說，熟知此技藝之人士將容易地察知全部描 -58- 1296539 述於本文的參數、尺寸 '材料及結構意 參數、尺寸、材料及/或結構將依本發明 定應用而定。熟知此技藝之人士將了解 實驗來查明許多描述於本文之本發明的 同等物。因此，需了解的是，前述的具 例顯現，且本發明可在所附加的申請專 範圍內實施，而非僅如特別描述及主張 描述於本文的每種各別構形、系統、物 件及/或方法。此外，若此些構形、系統 套元件及/或方法未互相不一致時，在本 二或更多種此些構形、系統、物體、材: 方法之任何組合。 如本文所定義及使用，應該了解的 控制在辭典之定義上、在以參考方式倂 及/或所定義的名稱之一般意義。 如於本專利說明書及本申請專利範 冠詞π —”及’’ 一種π，除非有明確相反指 其意謂著”至少一種’’。 如使用於本專利說明書及本申請_ 及/或π應該了解爲其意謂著因此結合的； 者”，即，在某些實施例中連結地存在及 離地存在的元件。除了由’’及/或’’子句 外，可選擇性存在其它元件，不論與經 件相關或不相關。因此’至於非爲限制 指爲典型，且實際 之教導想使用的特 或能僅使用例行的 特定具體實施例之 體實施例僅以實施 利範圍及其同等物 般。本發明係針對 體、材料、配套元 、物體、材料、配 發明之範圍內包括 料、配套元件及/或 是，全部的定義皆 入的文件中之定義 圍中所使用，不定 ί，否則應該了解爲 ί利範圍中，措辭” 元件之"任一個或二 在其它實施例中分 所特別鑑別的元件 特別鑑別的那些元 的實施例，參照至 -59- .1296539 M A及/或B’’，當與開放式文字（諸如”包含”）相關連使用時， 在一個具體實施例中，可指爲僅有A(選擇性包括除了 B以 外的兀件）；在另一個具體實施例，可指爲僅有B (選擇性包 括除了 A以外的元件）；在更另一個具體實施例中，可指爲 A及B二者（選擇性包括其它元件）等等。 如使用於本專利說明書及本申請專利範圍中，”或”應 該了解具有與如上述定義之”及/或”相同的意義。例如，當 在一表列中的分離項目時，”或”或”及/或”應該解釋爲包 • 含，即，包含一數量或所列出的元件之至少一種（但是亦包 括多於一種），且可選擇性包含其它未列出的項目。僅有明 確相反指出的名稱，否則諸如”僅有之一”、或”確切之一，，、 或當使用在本申請專利範圍時”由…組成"，將指爲包括一數 量或所列出的元件之確切的一種元件。通常來說，名稱” 或”如使用於本文時，當處在排斥性名稱（諸如”任一··、"之 一 ”、’’僅有之一”或”確切之一 ”）之前時，應該僅解釋爲指示 出唯一代用品（即’ ” 一種或其它而非二者”）。”實質上由… ® 組成”當使用在本申請專利範圍中時，應該具有其如使用在 專利法領域時的一般意義。 如使用於本專利說明書及本申請專利範圍中，在參考 至一或多種元件之表列時，措辭”至少一種”應該了解爲其 意指爲至少一種選自於在該表列元件中之任何一或多種元 件的元件’但是不必需包括特別編列在該元件表列內每個 及每一元件的至少一種，且不排除在該元件表列中的元件 之任何組合。此定義亦允許除了在措辭”至少一種"所指出 -60 - 1296539 的元件表列內經特別鑑別之元件外，該些元件可選擇性存 在’不論與特別鑑別的那些元件相關或不相關。因此，至 於非爲限制的實施例，"A及B的至少一種"（或相等地，’，A 或B的至少一種”，或相等地，” a及/或b之至少一種”）， 在一個具體實施例中可指爲至少一種（選擇性包括多於一 • 種）A而無B存在（及選擇性包括除了 B以外的元件）；在另 一個具體實施例中，指爲至少一種（選擇性包括多於一種）B 而無A存在（及選擇性包括除了 a以外的元件）；在更另一 鲁 個具體實施例中，指爲至少一種（選擇性包括多於一種）A及 至少一種（選擇性包括多於一種）B (及選擇性包括其它元件） 等等。 亦應該了解的是，除非明確相反指出，在任何於本文 所主張的方法中，其包括多於一種作用，該方法的作用順 序不必需限制爲所敘述的該方法之作用順序。 在本申請專利範圍和上述之專利說明書中，全部轉折 詞諸如π包含"、π包括”攜帶"、"具有，，、"包含”、"含有”、 • ”容納”及其類似物經了解爲開放式，即，意欲包括但不限 於。僅有該轉折詞”由…組成”及”實質上由…組成”應該各別 爲封閉式或半封閉式轉折詞，如在美國專利部之專利檢驗 程序手冊（United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures)，2111.03 節中所提出。 【圖式簡單說明】 本發明之非爲限制的具體實施例將由實施例且參考伴 隨的圖形（其爲圖式且不意欲依比例來繪製）來說明。在該 -61- 1296539 些圖形中，所闡明之每個相同或幾乎相同的組件典型由單 一*數子來表不。爲了清楚之目的，在每一圖形中並未標不 出每種組件，或並未顯示出本發明之每個具體實施例其不 需要闡明以便讓熟知此技藝之人士 了解本發明的每種組 件。在圖形中： 第1圖爲根據本發明的一個具體實施例之電純化設備 的圖式圖形； 第2A及2B圖闡明在一電去離子裝置內的離子移動之 圖式圖形； 第3圖爲根據本發明的一個電純化設備實施例之具體 實施例的圖式圖形； 第4圖爲根據本發明的另一個電純化設備實施例之具 體實施例的圖式圖形； 第5掘爲一曲線圖，其闡明根據本發明的一個具體實 施例’於本發明之電去離子裝置的進料及產物流中之Ca2 + 濃度相對於時間的關係； 第6圖爲從一液體中移除的不同物種之曲線圖，其中 該液體已在本發明之電去離子裝置中純化； 桌7圖爲一曲線圖，其闉明在本發明的電去離子裝置 中，Ca2 +之移除相對於時間的關係； 第8圖爲在操作該電去離子裝置第9天時，從一液體 中移除的鹽之曲線圖，其中該液體已在本發明之電去離子 裝置實施例中純化； 第9圖爲在操作該電去離子裝置第I?天時，從一液體 -62- 1296539 中移除的鹽之曲線圖，其中該液體已在本發明之電去離子 _置實施例中純化； 第10圖爲一從本發明之電去離子裝置實施例中移除 Ca2 +的曲線圖，其包括含及不含該介質的再生； 第1 1圖爲根據本發明的一個電純化設備實施例之具 體實施例的圖式圖形； 第1 2圖爲根據本發明的另一個電純化設備實施例之 具體實施例的圖式圖形； 第13圖爲根據本發明的更另一個電純化設備實施例 &具體實施例的圖式圖形； 第1 4圖爲根據本發明的仍然另一個電純化設備實施 例之具體實施例的圖式圖形； 第15圖爲根據本發明的另一個電純化設備實施例之 體實施例的圖式圖形； 第1 6圖爲一曲線圖，其闡明根據本發明的一個具體實 施例，在一電去離子裝置中，鹽之移除相對於時間的關係； 第1 7圖爲一曲線圖，其闡明根據本發明的另一個具體 寶施例，在一電去離子裝置中，鹽之移除相對於時間的關 係。 第18圖爲一曲線圖，其闡明本發明之一個具體實施 例，於一數量的操作/再生循環上，標的物之殘餘吸附容量 的分量變化爲時間函數之關係；及 第1 9圖爲一曲線圖，其闡明本發明之另一個具體實施 例，於一數量的操作/再生循環上，標的物之殘餘吸附容量 -63 - 1296539 的分量變化爲時間函數之關係。 【元件符號說明】

100 電 純 化 設 備 110 電 去 離 子 裝 置 111 電 去 離 子 裝 置 120 欲 純 化 的 液 體 125 引 入 □ 126 引 入 □ 128 注 入 P 129 注 入 □ 130 稀 釋 隔 間 132 注 入 □ 135 濃 縮 隔 間 137 注 入 □ 140 陽 離 子 心BB 擇 薄 膜 145 陰 離 子 ίΒΒ m 擇 薄 膜 150 電 極 155 電 極 172 排 出 □ 177 排 出 □ 180 濃 縮 液 體 182 排 出 □ 185 經 純 化 的 液 體 187 排 出 □ -64 使用點 使用點 稀釋隔間 陰離子選擇薄膜 濃縮隔間 陽離子選擇薄膜 欲純化的液體 液體 濃鹽溶液 液體 介質 電純化設備 稀釋途徑 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 濃縮途徑 支流 液體控制系統 支流 液體控制系統 支流 -65 - 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 貯存器 泵 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 液體控制系統 濃縮途徑 三向閥 三向閥 三向閥 閥 閥 閥 三向閥 產物途徑 訊號線 訊號線 訊號線 訊號線 液體控制系統 監視器/控制器 訊號線 -66- •1296539

380 廢棄途徑 385 液體控制系統 390 使用點 395 使用點 397 使用點 400 電純化設備 500 電純化設備 505 容納槽 507 泵 508 流 509 流 5 10 流 5 11 稀釋隔間 5 12 濃縮隔間 5 13 陽極隔間 514 陰極隔間 5 15 隔膜閥 5 17 軟化器 5 18 碳塡充器 519 顆粒過濾器 520 流 521 流 522 流 523 三向閥 525 引入口 1296539

527 流 528 隔膜閥 529 隔膜閥 530 貯存器 53 1 泵 550 閥 555 閥 560 三向閥 562 再循環迴線 563 泵 565 閥 567 閥 575 感應器 576 感應器 577 感應器 578 感應器 590 使用點 595 廢料 597 排出口 598 閥 599 廢料 610 電去離子裝置

Claims (1)

1296539 第95 1 1 28 1 6號「用於純化液體之方法及系統、與離子交換介 質之再生方法」專利案 (2007年10月修正） 十、申請專利範圍： 1. 一種純化液體之方法，其包括下列步驟： 提供電去離子裝置，其在至少一個隔間內包括吸附介 質；及 在該吸附介質對至少一種經選擇的標的物到達其最大吸 附容量前，再生至少一部分於該電去離子裝置的至少一個 隔間內之吸附介質。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包括： 決定該隔間所含之吸附介質對至少一種選擇的標的物之 飽和程度的參數指標；及 當該參數符合選擇的準則時，再生該隔間所包括之吸附 介質。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該吸附介質包括陽離子 交換介質。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該吸附介質包括陰離子 交換介質。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種選擇的標的 物包括Ca2+。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種選擇的標的 物包括Mg2+。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少一種選擇的標的 / 1296539 冰卜丨丨 \ 物包括有機分子。 L 8. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該至少一種選擇的標的 物包括有機酸。 9. 如申請專利範圍第2項之方法’其中該選擇的準則包括下述 指標，該隔間所含之吸附介質飽和量爲至多90%的標的物。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該選擇的準則包括下 述指標，該隔間所含的吸附介質飽和量爲至多75%之標的 物。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之方法，其中該選擇的準則包括下 述指標，該隔間所含的吸附介質飽和量爲至多50%之標的 物。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該選擇的準則包括下 述指標，該隔間所含的吸附介質飽和量爲至多20%之標的 物。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中進行該再生作用’直 到已吸附在該離子交換介質上之至少一種經選擇的標的物 已脫附至少約50%。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中進行該再生作用’请： 到已吸附在該離子交換介質上之至少一種選擇的標的物已 脫附至少約7 0.%。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之方法，其中進行該再生作用’直 到已吸附在該離子交換介質上之至少一猶選擇的標的物Ξ 脫附至少約9 0 %。 16.—種離子交換介質之再生方法，其包括下列步驟：

提供包括吸附介質的電去離子裝置，其中該介質包括已 吸附至其的至少一種標的物； 1296539 將該吸附介質曝露至第一脫附液體，其包括第一濃度之 再生劑物種，該脫附液體能夠從該吸附介質移除第一經選擇 的標的物；及 將該吸附介質曝露至第二脫附液體，其包括第二濃度之 再生劑物種，該脫附液體能夠從該吸附介質移除該第二標的 物0 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該液體包含已溶解的 Na+。 18·如申請專利範圍第16項之方法，其中該液體包含已溶解的 C1·。 1 9 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該再生劑物種包含鹽。 20·如申請專利範圍第19項之方法，其中該第二濃度大於約5 重量％。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6項之方法，其中該第一選擇的標的物 爲陰離子。 22·〜種純化液體之系統，其包括： 電去離子裝置，其經安裝以包含吸附介質；及 控制器，其經安裝以藉由將液體引進該電去離子裝置來 促進已吸附至該吸附介質的標的離子脫附一實質分量。 23·如申請專利範圍第22項之系統，其中該吸附介質包括離子 交換介質。 24.如申請專利範圍第22項之系統，其更包含感應器，該感應 1296539 (ft r/^/!