離子吸收/解吸裝置和其方法以及ph調(diào)節(jié)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子吸收/解吸裝置和其方法以及PH調(diào)節(jié)器，具體地涉及利用凝 膠執(zhí)行對液體中離子的吸收/解吸。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦物離子，包括諸如鈉、鈣、鐵、銅離子之類的陽離子和諸如氯化物、溴化物、硫酸 鹽和碳酸根離子之類的銀離子，被認(rèn)為是在水中溶解的主要溶質(zhì)。在人們的日常生活和工 作中，例如在水溶液中不需要的離子通常需要被去除。本領(lǐng)域技術(shù)人員曾經(jīng)采用在鹽水室 中填充無機(jī)氧化物凝膠以重建諸如在US3847788中公開的電滲析裝置。當(dāng)凝膠與濃縮鹽水 溶液接觸時(shí)，脫水收縮發(fā)生，因此電解質(zhì)滲出，如果從凝膠中溢出，這消除鹽水流，從而降低 存儲、泵送和管道輸送需求。然而，這樣的裝置仍有不足，例如復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，結(jié)垢問題，在去 離子期間同時(shí)產(chǎn)生不需要的鹽水溶液，這在家庭使用中帶來麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述問題，用于提高離子吸收速率和吸收效率的離子吸收裝置是本領(lǐng)域急需 的。
[0004] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于解決所述問題中的至少一個(gè)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種離子吸收裝置，該裝置可包括：電極對，所 述電極對中的至少一個(gè)電極被具有官能團(tuán)的離子可滲透凝膠覆蓋，當(dāng)將電壓施加到電極對 上時(shí)，凝膠吸收液體中的離子。通過具有官能團(tuán)的離子可滲透凝膠覆蓋電極有利于液體中 的諸如鈉、鈣、鐵、銅離子的陽離子和諸如氯化物、溴化物、硫酸鹽和碳酸根離子的陰離子與 凝膠中的官能團(tuán)的螯合，從而在凝膠中固定這些離子，以提高吸收效率。此外，在本發(fā)明的 各實(shí)施中所使用的是離子可滲透凝膠，這樣的離子可滲透凝膠在溶液中是可膨脹的，它一 方面吸收溶液中的水，并且在另一方面牢固地吸收溶液中不需要的離子。不同于例如在 US3847788中所使用的無機(jī)氧化物凝膠，這里所使用的凝膠即使在高濃度鹽被吸收時(shí)，也不 會滲出電解質(zhì)，這抑制了不需要的鹽水溶液的同時(shí)產(chǎn)生。
[0006] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中所用的凝膠可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0007] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，其中天然聚合物可以包括：瓊脂糖、甲基纖維素和透 明質(zhì)酸；合成聚合物可以包括：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸酯聚合物和共聚物。
[0008] 在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，離子吸收裝置可進(jìn)一步包括：在電極對中的至少 一個(gè)電極與凝膠之間的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料包括以下中的至少一種：鈦、鉑、金、銠、釕； 鈦釕合金、石墨、活性炭、多孔炭紙或布。至少一個(gè)電極與凝膠之間的導(dǎo)電材料有利于凝膠 更好地覆蓋電極，從而提高它們之間的結(jié)合力。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種包含所述離子吸收裝置的PH調(diào)節(jié)器。電極 對中的一個(gè)電極被凝膠覆蓋，當(dāng)電壓被施加到電極對上時(shí)，凝膠吸收液體中的H +或0!Γ離 子。通過使用本發(fā)明的PH調(diào)節(jié)器，可以基于用戶需求生成具有不同pH值的酸性水或堿性 水。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種離子解吸裝置，其可以包括：電極對，所述 電極對中的至少一個(gè)電極被具有官能團(tuán)的離子可滲透凝膠覆蓋，當(dāng)反向電壓被施加在電極 對上時(shí)，凝膠將該凝膠中所吸收的離子解吸到液體中。在施加反向電壓的情況下，由在電力 下與官能團(tuán)螯合在一起的離子所產(chǎn)生的排斥力大于與官能團(tuán)的結(jié)合力，因此，那些與官能 團(tuán)結(jié)合在一起的離子將依次離開凝膠并進(jìn)入溶液。因此，它一方面有益于凝膠的再循環(huán)使 用，并在另一方面有益于獲得具有期望的離子含量的溶液。
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中所用的凝膠可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0012] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，其中天然聚合物可以包括：瓊脂糖、甲基纖維素和透 明質(zhì)酸；合成聚合物可以包括：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯酸酯聚合物和共聚物。
[0013] 在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，離子解吸裝置可進(jìn)一步包括：在電極對中的至少 一個(gè)電極與凝膠之間的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料包括至少一種：鈦、鉑、金、銠、釕；鈦釕合金、 石墨、活性炭、多孔炭紙或布。至少一個(gè)電極與凝膠之間的導(dǎo)電材料，有利于凝膠更好地覆 蓋電極，從而提高它們之間的結(jié)合力。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種離子吸收方法，其可以包括以下步驟：在電極 對上施加電壓，其中電極對中的至少一個(gè)電極被具有官能團(tuán)的離子可滲透凝膠覆蓋，使得 凝膠吸收液體中的離子。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中所用的凝膠可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0016] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，它可進(jìn)一步包括：在電極對中的至少一個(gè)電極與凝膠 之間的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料包括至少一種：鈦、鉑、金、銠、釕；鈦釕合金、石墨、活性炭、多 孔炭紙或布。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種離子解吸方法，包括：在電極對上施加反向電 壓，其中電極對中的至少一個(gè)電極被具有官能團(tuán)的離子可滲透凝膠覆蓋，從而將在凝膠中 吸收的離子解吸到液體中。
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中所用的凝膠可包含天然聚合物或合成聚合物。
[0019] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，它可進(jìn)一步包括：電極對中的至少一個(gè)電極與凝膠之 間的導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料可包括至少一個(gè)：鈦、鉑、金、銠、釕；鈦釕合金、石墨、活性炭、多孔 炭紙或布。
【附圖說明】
[0020] 通過附圖中所示的實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其它特征將變得更加明 顯，其中相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的組件，其中：
[0021] 圖IA示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離子吸收裝置。
[0022] 圖IB示意性地示出了在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中的離子吸收裝置。
[0023] 圖IC示意性地示出了在本發(fā)明的另一個(gè)替代實(shí)施例中的離子吸收裝置。
[0024] 圖2示意性示出了在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中，在離子吸收裝置內(nèi)，導(dǎo)電材料 被設(shè)置在電極和凝膠之間。
[0025] 圖3A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的pH調(diào)節(jié)器。
[0026] 圖3B示意性地示出了在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中的pH調(diào)節(jié)器。
[0027] 圖4A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離子解吸裝置。
[0028] 圖4B示意性地示出了在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中的離子解吸裝置。
[0029] 圖4C示意性地示出了本發(fā)明的另一替代實(shí)施例中的離子解吸裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 在下文中，將參照本發(fā)明的附圖及其示意性實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0031] 首先，參照圖1A-1C，圖IA示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離子吸收裝 置10a。離子吸收裝置IOa可以包括電極對12、14,電極對12、14中的至少一個(gè)電極被具有 官能團(tuán)的離子可滲透凝膠16a覆蓋，當(dāng)電壓被施加在電極對12、14上時(shí)，凝膠16a吸收液體 26a中的離子。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，各種材料可以被用作本發(fā)明的電極對12、14的材 料，例如金屬，諸如