一种高效电容吸附去离子装置

1.本实用新型属于电容和电容器应用领域，更具体的说涉及一种高效电容吸附去离子装置。


背景技术：

2.电容去离子技术是利用带电电极表面吸附液体中正负离子及带电粒子的现象，电容去离子技术因其可再生且再生方便快捷被广泛应用。电容去离子装置或系统在工作过程中，原液体在电容器的正、负极之间流动时受到电场的作用，液体中的正负离子或带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存，最终实现与液体的分离，获得被净化液体。当电极吸附接近或达到饱和以后，吸附能力降低或停止，此时，需要对电容器进行放电，使得存储在电极上的离子或带电粒子脱出，被释放到通道中，随反洗液体排出，电极得到再生。由此可见，电容器内电极吸附能力有限，需要定期进行再生，为了提高电容去离子装置的吸附能力，现有技术中一般是增加电容器的电容吸附芯体积，如增大电极片的尺寸，这样就使得电容去离子装置尺寸增大，一方面相应的成本增加，另一方面较大体积的电容去离子装置不利于安装和布置，使用场所受限。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种高效电容吸附去离子装置，解决电容吸附装置现有技术中存在的缺陷，在不增加电容去离子装置的体积和尺寸的前提下，增加电容吸附芯的吸附能力，提高电容去离子装置的离子去除能力，提高电容去离子装置的离子去除效率。
4.本实用新型技术方案一种高效电容吸附去离子装置，包括吸附腔、设置在所述吸附腔内的一柱状的布液管、套设在所述布液管外部的电容吸附芯、设置在所述电容吸附芯外部的集液区和连接在所述集液区上的净液出口；所述电容吸附芯包括呈层叠状设置的若干电极片，所述电极片包括交错设置的正电极片和负电极片；所述正电极片和所述负电极片均包括呈片状的电极基体和涂覆在所述电极基体表面上的电极材料；所述电极基体的表面设置为波浪面，所述电极材料涂覆在所述波浪面上，形成波浪形的电极吸附表面。
5.优选地，所述电极基体呈圆片状，且与所述布液管同轴设置。
6.优选地，所述电极片中，最外端的两电极片为端电极，位于两端电极之间的电极片全部为双面电极；所述端电极为单面电极，且仅朝向相邻电极片的表面涂覆有电极材料，两端电极上未涂覆电极材料的表面分别与吸附腔的两内端面密封；
7.所述双面电极的两表面均涂覆有电极材料，同一双面电极的两表面上的电极材料极性相同。
8.优选地，所述电极片外部均包裹有离子交换膜，所述离子交换膜上通过与本电极片极性相异的离子。
9.优选地，所述单面电极朝向相邻电极片的表面设置为波浪面，单面电极的另一表面为平面；所述双面电极的两表面均设置为波浪面，所述波浪面由若干与电极基体同轴设
置的圆形凹槽形成。
10.优选地，相邻的电极片的波浪面呈咬合状设置。
11.优选地，相邻两电极片之间设置有疏液隔网。
12.优选地，所述布液管呈圆柱状，且一端置于所述吸附腔内并封闭，另一端延伸出所述吸附腔并设置为进液口，所述布液管侧壁上均布设置有布液孔，所述布液孔朝向所述电容吸附芯。
13.优选地，所述吸附腔为一圆柱形腔体且与所述布液管同轴设置，所述吸附腔内靠近布液管封闭端的内端面上设置有若干呈离散状布置的支撑板，所述支撑板上固定有第一密封板，所述第一密封板与吸附腔较近的内端面之间形成夹层，所述第一密封板与较近的单面电极密封；吸附腔的另一内端面上设置有第二密封板，所述第二密封板与另一单面电极密封；所述第一密封板外径大于单面电极外径且与吸附腔内径相适应。
14.优选地，所述电容吸附芯外径小于吸附腔内径，电容吸附芯的外侧面与吸附腔的内侧面之间形成所述集液区，所述第一密封板上设置有过液孔，所述过液孔设置在单面电极外侧并连通所述集液区与所述夹层，所述净液出口与所述夹层连通；所述净液出口包括出液管，所述出液管与所述布液管同轴设置，且出液管外径与所述布液管内径相适应；所述吸附腔外部套设有同轴设置的安装筒，所述出液管穿出所述安装筒，所述布液管穿出吸附腔的端部与所述安装筒端部相适应。
15.本实用新型技术方案一种高效电容吸附去离子装置的有益效果是：
16.1、通过将电极基体的表面设置为波浪面，电极材料涂覆在波浪面上，形成波浪形的电极吸附表面，在电极基体尺寸不变的情况下，增加电极表面积，增加电极表面上电极材料的有效吸附面积，增加电极片的吸附能力，增加电容吸附去离子装置的吸附能力。
17.2、通过将电极基体的表面设置为波浪面，且相邻的电极片上的波浪面咬合状设置，延长了液路长度，延长了电极片与液体的接触时间，确保提高了原液中的正负离子或带电粒子的去除率和去除效率。
附图说明
18.图1为本技术方案一种高效电容吸附去离子装置的内部结构示意简图。
19.图2为本技术方案的电极片的结构示意图，图2中仅画出四电极片作为示意。
20.图3为本实用新型技术方案的吸附芯的结构放大图。
21.图4为本实用新型技术方案的相邻电极片安装示意图。
22.图5为本实用新型技术方案的高效电容吸附去离子装置串接示意图。
具体实施方式
23.为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合具体实施例和说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
24.如图1所示，本实用新型技术方案一种高效电容吸附去离子装置，包括吸附腔1、设置在吸附腔1内的一柱状的布液管2、套设在布液管2外部的电容吸附芯300、设置在电容吸附芯300外部的集液区4和连接在集液区4上的净液出口5。电容吸附芯300包括呈层叠状设置的若干电极片3，电极片3包括交错设置的正电极片31和负电极片32。
25.基于上述技术方案，原液由布液管2一端引入，通过布液管2进入吸附腔1内，流过吸附腔1内的电容吸附芯300时，原液中的阴阳离子或带电粒子会被电容吸附芯300的正电极片31和负电极片32吸附，存储在正电极片31和负电极片32内，使得阴阳离子或带电粒子由原液中脱出，获得净化液，最后由集液区4和净液出口5排出。
26.如图1和图3所示，正电极片31和负电极片32均包括呈片状的电极基体30和涂覆在电极基体30表面上的电极材料301。如图2所示，电极基体30的表面设置为波浪面35，电极材料301涂覆在波浪面35上，形成波浪形的电极吸附表面。
27.基于上述技术方案，电极基体30的表面设置为波浪面35，同时获得波浪形的电极吸附表面，在不增加电极基体30的尺寸前提下，增加了电极基体30表面积，即增加了电极吸附表面的表面积，增加了电极片3对离子的吸附能力。即本技术方案中波浪面结构的设计，在电容吸附芯300和电容吸附去离子装置尺寸或体积不增加的前提下，改善了电容吸附芯300和电容吸附去离子装置对原液中正负离子和带点粒子的吸附能力，延长了电容吸附去离子装置的吸附时间，延长了电容吸附去离子装置进行再生的间隔时间，提高了电容吸附去离子装置的吸附效率。
28.如图4所示，相邻的电极片3的波浪面35呈咬合状设置，这样在相邻的电极片3之间就会形成一呈波浪形的液体流道，相较于平面的电极片，液体流道延长，即延长了原液与电极片的接触时间，使得电容吸附芯300对原液中离子吸附更加彻底，提高原液中离子去除率。
29.本技术方案中，电极基体30呈圆片状，且与布液管2同轴设置，由涂覆在圆盘状的电极基体30上的电极材料形成的电极吸附表面也呈圆形，这样液体由布液管2流出后，沿圆形的电极吸附表面向外扩散，液体表面积逐渐增大，一方面流速降低，延长液体与电极片接触时间，确保液体中离子有足够的时间被电极吸附，另一方面局部流量降低，这样减少了单位面积内局部的离子数量，确保离子能够被电极材料301吸附。同时，呈圆片状的电极基体和电极片的设置，集合布置在电极片中心位置的圆柱形布液管的设置，使得在靠近电极片中心位置侧液压大，这样就利于原液沿两电极片之间顺利的排出。
30.本技术方案中，如图2所示，电极片3中，最外端的两电极片为端电极33，位于两端电极33之间的电极片全部为双面电极34，图2中仅仅画出了四电极片作为示意。端电极33为单面电极，且仅朝向相邻电极片3的表面涂覆有电极材料301，两端电极33上未涂覆电极材料301的表面分别与吸附腔1的两内端面密封。双面电极34的两表面均涂覆有电极材料301，同一双面电极34的两表面上的电极材料301极性相同。
31.基于上述技术方案，为了便于对上述技术方案中端电极和双面电极的理解，如图3所示，提出一种关于端电极和双面电极的实施例。在本实施例中，最上端的端电极接正电，为正电极，其下方的双面电极即接负电，为负电极。最上方的端电极远离下方的双面电极的表面与吸附腔密封，同理最下的端电极远离相邻的双面电极的表面也与吸附腔密封。在两端电极上，朝向相邻的双面电极的表面涂覆有电极材料301，而双面电极的两表面均涂覆电极材料301。
32.本技术方案中，如图3所示，电极片3外部均包裹有离子交换膜302，离子交换膜302上通过与本电极片3极性相异的离子。即如图4所示，具有正电极片31和负电极片32，正电极片31朝向负电极片32的表面设置阴离子交换膜3021，负电极片32朝向正电极片31的侧面设
置阳离子交换膜3022。又因为双面电极34的两表面均涂覆有电极材料301，同一双面电极34的两表面上的电极材料301极性相同，即设置在一电极片两表面上的离子交换膜为同一种，即同为阴离子交换膜或同为阳离子交换膜，这样就能够通过离子交换膜将电极基体和电极材料进行完全包裹，这样就避免了在离子交换膜与电极材料之间形成缝隙，避免液体通过并进入离子交换膜与电极材料之间，延长电极材料的活性，延长电极材料反洗循环时间。若是在离子交换膜与电极材料之间具有缝隙，假如本电极片为正电极片，正电极片外部设置阴离子交换膜，若是本阴离子交换膜与本正电极片之间存在缝隙，原液中的阳离子就会由缝隙位置进入本阴离子交换膜与本正电极片之间，在长时间的工作中，阳离子在正电极片的电极材料上堆积，影响正电极片对阴离子的吸附能力，从而缩短原有的正电极片吸附时间。而，本技术方案中，同一电极片的两表面上的极性相同，这样就可以通过一种离子交换膜将本电极片完全包裹住，避免前述的缝隙出现或存在。
33.本技术方案中，如图2和图3所示，单面电极（端电极33）朝向相邻电极片3的表面设置为波浪面35，单面电极的另一表面为平面。双面电极34的两表面均设置为波浪面35。波浪面35由若干与电极基体30同轴设置的圆形凹槽351形成。一般的波浪面为在平面上切削凹槽形成，加工成型简单。波浪面35的顶角设置为圆弧角。
34.如图3和图4所示，相邻两电极片3之间设置有疏液隔网7。疏液隔网7为液体提供流道，便于液体流动。
35.如图1所示，布液管2呈圆柱状，且一端置于吸附腔1内并封闭，另一端延伸出吸附腔1并设置为进液口20。布液管2侧壁上均布设置有布液孔21，布液孔21朝向电容吸附芯300。采用布液管2和布液孔21的设置，使得进液均匀。
36.本技术方案中，如图1所示，吸附腔1为一圆柱形腔体且与布液管2同轴设置。吸附腔1内靠近布液管2封闭端的内端面上设置有若干呈离散状布置的支撑板9，支撑板9上固定有第一密封板12。第一密封板12与吸附腔1较近的内端面之间形成夹层14，第一密封板12与较近的单面电极（端电极33）密封。吸附腔1的另一内端面上设置有第二密封板11，第二密封板11与另一单面电极（端电极）密封。两端电极远离双面电极的表面与吸附器密封，避免液体由端电极远离双面电极侧面通过，避免出现吸附空白区。
37.本技术方案中，如图1所示，第一密封板12外径大于单面电极外径且与吸附腔1内径相适应。电容吸附芯300外径小于吸附腔1内径，电容吸附芯300的外侧面与吸附腔1的内侧面之间形成集液区4。第一密封板12上设置有过液孔13。过液孔13设置在单面电极外侧并连通集液区4与夹层14，净液出口5与夹层14连通。集液区4的设置，便于对净液进行收集，提高净液流出速度。
38.本技术方案中，如图1所示，净液出口5包括出液管51，出液管51与布液管2同轴设置。且出液管51外径与布液管2内径相适应。吸附腔1外部套设有同轴设置的安装筒8，出液管51穿出安装筒8。布液管2穿出吸附腔1的端部与安装筒8端部相适应。出液管51外径与布液管2内径相适应结构的设计，便于将多个高效电容吸附去离子装置进行串联，如图5所示为两高效电容吸附去离子装置100串联结构示意图。在某些领域，对离子去除率要求高，在单个高效电容吸附去离子装置尺寸一定的情况下，单个高效电容吸附去离子装置100去除率不能满足要求，此时即可以将多个高效电容吸附去离子装置进行串接，提高去除率。
39.本实用新型技术方案在上面结合实施例及附图对实用新型进行了示例性描述，显
然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。