一种双极膜电辅助去离子系统及净水机的制作方法

1.本实用新型涉及滤芯技术领域，特别涉及一种双极膜电辅助去离子系统及一种具有该双极膜电辅助去离子系统的净水机。


背景技术：

2.在现有技术中，双极膜电辅助去离子装置作为一种水处理技术，双极膜电辅助去离子装置由电极组及位于两个电极之间的双极膜，每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，双极膜与相邻的双极膜或电极之间构成流道。
3.现有技术的双极膜电辅助去离子系统是使用两个双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯进行互相再生，且在任意一个滤芯再生期间即在再生工况时，双极膜电辅助去离子系统是不出产水；只有在两个滤芯都不处于再生时，才能进行制水，也就是双极膜电辅助去离子系统整体才处于制水工况。在再生工况时，当a滤芯再生时，b滤芯的产水作为再生用水进入a滤芯，并对a滤芯进行再生；当b滤芯再生时，a滤芯的产水作为再生用水进入b滤芯，并对b滤芯进行再生。以a滤芯为例进行说明，将a滤芯为双极膜电辅助去离子系统提供产水的时间定义t1，a滤芯的再生时间为t2，b滤芯的再生时间为t2，并将t1+2t2定义为循环周期，将双极膜电辅助去离子系统提供产水时间与循环周期之比定义为β，那么β应为t1/(t1+2t2)。因此造成双极膜电辅助去离子系统不出水时间占循环周期的比例较大。
4.因此，针对现有技术不足，提供一种双极膜电辅助去离子系统及一种具有该双极膜电辅助去离子系统的净水机以解决现有技术不足甚为必要。


技术实现要素：

5.本实用新型其中一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种双极膜电辅助去离子系统。该双极膜电辅助去离子系统能降低不出水时间占循环周期的比例。
6.本实用新型的上述目的通过以下技术措施实现：
7.提供一种双极膜电辅助去离子系统,设置有至少一个仅用于对第二滤芯单元进行再生的第一滤芯单元、至少一个用于制水及对第一滤芯单元进行再生的第二滤芯单元和管路系统，第一滤芯单元和第二滤芯单元分别设置于管路系统，第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯单元。
8.第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格。
9.优选的，上述第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的50％以下。
10.进一步优选的，上述第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的30％以下。
11.优选的，上述规格为膜面积或者制水量。
12.优选的，上述管路系统设置有进水管道、产水管道和浓水管道。
13.在制水工况时，第二滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元的纯水出水口与产水管道连通。
14.在第二滤芯单元再生时，第一滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第一滤芯
单元的纯水出水口与第二滤芯单元的再生进水口连通，第二滤芯单元的浓水出水端与浓水管道连通。
15.在第一滤芯单元再生时，第二滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元的纯水出水口与第一滤芯单元的再生进水口连通，第一滤芯单元的浓水出水端与浓水管道连通。
16.优选的，上述第一滤芯单元设置有第一滤芯、第一阀体和第二阀体，第一阀体设置于进水管道，第二阀体设置于浓水管道。
17.在第二滤芯单元再生时，第一阀体与第一滤芯的原水进水口连通。
18.在第一滤芯单元再生时，第二阀体与第一滤芯的浓水出水口连通。
19.优选的，上述第二滤芯单元设置有第二滤芯、第三阀体和第四阀体，第三阀体设置于进水管道，第四阀体设置于浓水管道。
20.在制水工况时，第三阀体与第二滤芯的原水进水口连通。
21.在第二滤芯单元再生时，第四阀体与第二滤芯单元的浓水出水口连通，第一滤芯单元的纯水出水口与第二滤芯单元的再生进水口连通。
22.在第一滤芯单元再生时，第三阀体与第二滤芯的原水进水口连通，第二滤芯单元的纯水出水口与第一滤芯单元的再生进水口连通。
23.本实用新型的双极膜电辅助去离子系统，还设置有第五阀体，第五阀体设置于产水管道。
24.在制水工况时，第五阀体与第二滤芯的纯水出水口连通。
25.本实用新型的双极膜电辅助去离子系统的电极组为金属电极组或者电容电极组。
26.本实用新型另一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种净水机。该净水机能降低不出水时间占循环周期的比例。
27.本实用新型的上述目的通过以下技术措施实现：
28.提供一种净水机，设置有如上所述的双极膜电辅助去离子系统。
29.本实用新型的一种双极膜电辅助去离子系统及一种具有该双极膜电辅助去离子系统的净水机，设置有至少一个仅用于对第二滤芯单元进行再生的第一滤芯单元、至少一个用于制水及对第一滤芯单元进行再生的第二滤芯单元和管路系统，第一滤芯单元和第二滤芯单元分别设置于管路系统，第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯单元；第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格。因为本实用新型第一滤芯单元仅用于再生第二滤芯单元，在第二滤芯单元的循环周期内，第一滤芯单元的制水是较少的，因此第一滤芯单元可以对第二滤芯单元进行多次再生后，自身才需再生。而且实际应用中再生水质要求不高，因此即使第一滤芯单元在使用段时后，处理水的水质低于制水的水质要求也只可以用于再生第二滤芯单元的，因此第一滤芯单元相对使用容量更高，所以第一滤芯单元的再生周期会更长。该双极膜电辅助去离子系统能降低不出水时间占循环周期的比例。
附图说明
30.利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
31.图1为实施例3的一种双极膜电辅助去离子系统的示意图。
32.图2为实施例3在制水工况时的水路关系示意图。
33.图3为实施例3在第二滤芯再生时的水路关系示意图。
34.图4为实施例3在第一滤芯再生时的水路关系示意图。
35.图5为实施例4的一种双极膜电辅助去离子系统的示意图。
36.图6为实施例4在制水工况时的水路关系示意图。
37.图7为实施例4在第二滤芯再生时的水路关系示意图。
38.图8为实施例4在第一滤芯再生时的水路关系示意图。
39.图9为实施例5在双极膜电辅助去离子装置的脱盐原理图。
40.图10为实施例5在双极膜电辅助去离子装置的再生原理图。
41.在图1至图10中，包括有：
42.第一滤芯单元100、第一滤芯110、第一阀体120、第二阀体130、
43.第二滤芯单元200、第二滤芯210、第三阀体220、第四阀体230、
44.第五阀体300。
45.本发明在附图中的黑色填充阀体表示开启，空心阀体表示关闭。
具体实施方式
46.结合以下实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
47.在说明书和权利要求中，除非清楚地另行指出，所有项目的单复数不加以限制。本技术说明书及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的材料或实施例等。
48.除非上下文另外清楚地说明，术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
49.本说明书中提及“一些实施例”等，表示所述与本实用新型相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出现于其它实施例中。另外，需要理解的是，所述实用新型要素可以以任何适当的方式结合。
50.本说明书提及的“去离子”即从待处理液体中除去离子，包括各种价态的阴离子和阳离子。在大部分情况下，“去离子”与“脱盐”具有同样的含义。在某些情况下，去离子也被称之为脱除矿物质。
51.实施例1。
52.一种双极膜电辅助去离子系统,设置有至少一个仅用于对第二滤芯单元进行再生的第一滤芯单元、至少一个用于制水及对第一滤芯单元进行再生的第二滤芯单元和管路系统，第一滤芯单元和第二滤芯单元分别设置于管路系统，第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯单元。
53.第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格。第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的50％以下。
54.其中，本实用新型的规格为膜面积或者制水量。
55.需要说明的是，假设第二滤芯单元的自身再生工况需要的时间为p1，第一滤芯单元的再生工况需要的时间为p2，第二滤芯单元的提供产水的时间为p3。因为第一滤芯单元仅
用于再生第二滤芯单元，第一滤芯单元可以对第二滤芯单元进行多次再生后，自身才需再生。假设第一滤芯单元对第二滤芯单元再生a次后才需要再生一次。
56.那么将第二滤芯单元提供产水时间与循环周期之比定义为α，α＝p3/(p1+p3+p2/a)，其中因为a为大于1的整数，且因为第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格的50％以下，所以p2必然小于p1，因此α必然大于现有技术的β。
57.提供一个实施例，当第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的45％时，第一滤芯单元可以再生第二滤芯单元5次后才需要第二滤芯单元对其进行再生，而第二滤芯单元的制水工况时间为20分钟，第二滤芯单元的自身再生工况的时间8分钟，而第一滤芯单元的再生工况时间为5分钟。需要说明的是，第二滤芯单元为双极膜电辅助去离子系统提供产水的时间为制水工况时间减去第一滤芯单元的再生工况时间，那么第一滤芯单元提供产水时间与循环周期之比α＝(20-5/5)/[(20-5/5)+8+5/5]，即α为67.9％。
[0058]
对于现有技术，具有两个相同规格滤芯单元的双极膜电辅助去离子系统，任意一个单元的制水工况时间为20分钟，另一个滤芯单元的自身再生工况的时间8分钟，任意一个单元的提供产水的时间为制水工况时间减去另一个滤芯单元的再生时间，那么双极膜电辅助去离子系统单个滤芯提供产水时间与循环周期之比β为(20-8)/[(20-8)+8+8]，即β为42.8％。
[0059]
因此本实用新型的双极膜电辅助去离子系统出水时间的占循环周期的比例明显小于现有技术。也就是说，本实用新型的双极膜电辅助去离子系统与现有技术相比出水时间，更长从而能提高用户的体验感。
[0060]
实施例2。
[0061]
一种双极膜电辅助去离子系统,其他特征与实施例1相同，还具有如下特征：第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的30％以下。
[0062]
本实施例规格的取值范围，本实施例与现有技术相比能提高出水时间，同能与实施例1相比能有减小第二滤芯单元的规格，从而能节省双极膜电辅助去离子系统的成本。
[0063]
实施例3。
[0064]
一种双极膜电辅助去离子系统,其他特征与实施例1或者2相同，还具有如下特征：本实施例具体设置有一个第一滤芯单元100和一个第二滤芯单元200。
[0065]
管路系统设置有进水管道、产水管道和浓水管道，在制水工况时，第二滤芯单元200的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元200的纯水出水口与产水管道连通。在第二滤芯单元200再生时，第一滤芯单元100的原水进水口与进水管道连通，第一滤芯单元100的纯水出水口与第二滤芯单元200的再生进水口连通，第二滤芯单元200的浓水出水端与浓水管道连通。在第一滤芯单元100再生时，第二滤芯单元200的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元200的纯水出水口与第一滤芯单元100的再生进水口连通，第一滤芯单元100的浓水出水端与浓水管道连通。
[0066]
第一滤芯单元100设置有第一滤芯110、第一阀体120和第二阀体130，第一阀体120设置于进水管道，第二阀体130设置于浓水管道。在第二滤芯单元200再生时，第一阀体120与第一滤芯110的原水进水口连通。在第一滤芯单元100再生时，第二阀体130与第一滤芯110的浓水出水口连通。
[0067]
第二滤芯单元200设置有第二滤芯210、第三阀体220和第四阀体230，第三阀体220
设置于进水管道，第四阀体230设置于浓水管道。在制水工况时，第三阀体220与第二滤芯210的原水进水口连通。在第二滤芯单元200再生时，第四阀体230与第二滤芯单元200的浓水出水口连通，第一滤芯单元100的纯水出水口与第二滤芯单元200的再生进水口连通。在第一滤芯单元100再生时，第三阀体220与第二滤芯210的原水进水口连通，第二滤芯单元200的纯水出水口与第一滤芯单元100的再生进水口连通。
[0068]
本实用新型的双极膜电辅助去离子系统，还设置有第五阀体300，第五阀体300设置于产水管道，在制水工况时，第五阀体300与第二滤芯210的纯水出水口连通，如图1。
[0069]
本实用新型的使用方法如下：在双极膜电辅助去离子系统在制水工况时，第三阀体220和第五阀体300开启，第一阀体120、第二阀体130和第四阀体230全部关闭。原水进入第二滤芯210进入脱盐处理得到纯水，纯水经第五阀体300作为系统产水排出，如图2。
[0070]
当第二滤芯210进行再生时，第一阀体120和第四阀体230开启，第二阀体130、第三阀体220和第五阀体300关闭。原经第一阀体120进入第一滤芯110进入脱盐处理得到再生用水，再生用水进入第二滤芯210，再生用水经第四阀体230作为系统浓水排出，如图3。
[0071]
当第一滤芯110进行再生时，第三阀体220和第二阀体130开启，第一阀体120、第档阀体和第五阀体300关闭。原水经第三阀体220进入第二滤芯210进入脱盐处理得到再生用水，再生用水进入第一滤芯110，再生用水经第二阀体130作为系统浓水排出，如图4。
[0072]
与实施例1或者2相比，本实施例通第一阀体120、第二阀体130、第三阀体220、第四阀体230和第五阀体300的开关控制双极膜电辅助去离子系统的再生或者制水，具有操作简单的优点。实施例4。
[0073]
一种双极膜电辅助去离子系统,其他特征与实施例3相同，还具有如下特征：本实施例的设置有两个第一滤芯单元100和一个第二滤芯单元200，如图5。
[0074]
本实用新型的使用方法如下：在双极膜电辅助去离子系统在制水工况时，第三阀体220和第五阀体300开启，第一阀体120、第二阀体130和第四阀体230全部关闭。原水分别进入两个第二滤芯210进入脱盐处理得到纯水，纯水经第五阀体300作为系统产水排出，如图6。
[0075]
当两个第二滤芯210进行再生时，第一阀体120和第四阀体230开启，第二阀体130、第三阀体220和第五阀体300关闭。原经第一阀体120进入第一滤芯110进入脱盐处理得到再生用水，再生用水分别进入两个第二滤芯210，再生用水经第四阀体230作为系统浓水排出，如图7。
[0076]
当第一滤芯110进行再生时，第三阀体220和第二阀体130开启，第一阀体120、第四阀体230和第五阀体300关闭。原水经两个对应第三阀体220进入两个第二滤芯210进入脱盐处理得到再生用水，再生用水进入第一滤芯110，再生用水经第二阀体130作为系统浓水排出，如图8。
[0077]
与实施例3相比，本实施例的在制水工况时通过两个第二滤芯单元200同时制水，从而可以提高双极膜电辅助去离子系统的出水流速。
[0078]
实施例5。
[0079]
一种双极膜电辅助去离子系统,其他特征与实施例1至4任意一项相同，还具有如下特征：本实用新型的该双极膜电辅助去离子系统的第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯单元。分别包括至少一对电极组以及位于构成电极组的
两个电极之间的一张以上的双极膜，每张双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，构成同一张双极膜的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间无流道。
[0080]
双极膜由贴合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成。市面上销售的双极膜均可作为本方案中的双极膜，在此不再赘述。
[0081]
其中电极组由两个电极构成，本实用新型的电极组可以为金属电极也可以为电容电极。本实施例的电极组具体为电容电极。
[0082]
该第一滤芯单元100或者第二滤芯单元200的脱盐过程如图9所示。当脱盐进行一段时间后，需要进行倒极再生，以释放出吸附在双极膜上的水中的离子，如图10所示。
[0083]
该双极膜电辅助去离子系统出水时间的占循环周期的比例明显小于现有技术，也就是说，本实用新型的双极膜电辅助去离子系统与现有技术相比出水时间，更长从而能提高用户的体验感。实施例6。
[0084]
一种具有该双极膜电辅助去离子系统的净水机,设置有实施例1至5任意一个的双极膜电辅助去离子系统。
[0085]
该净水机出水时间的占循环周期的比例明显小于现有技术，也就是说，本实用新型的净水机与现有技术相比出水时间，更长从而能提高用户的体验感。
[0086]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种双极膜电辅助去离子系统,其特征在于：设置有至少一个仅用于对第二滤芯单元进行再生的第一滤芯单元、至少一个用于制水及对第一滤芯单元进行再生的第二滤芯单元和管路系统，第一滤芯单元和第二滤芯单元分别设置于管路系统，第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构；第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格。2.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的50％以下。3.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述第一滤芯单元的规格为第二滤芯单元的规格的30％以下。4.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述规格为膜面积或者制水量。5.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述管路系统设置有进水管道、产水管道和浓水管道；在制水工况时，第二滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元的纯水出水口与产水管道连通；在第二滤芯单元再生时，第一滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第一滤芯单元的纯水出水口与第二滤芯单元的再生进水口连通，第二滤芯单元的浓水出水端与浓水管道连通；在第一滤芯单元再生时，第二滤芯单元的原水进水口与进水管道连通，第二滤芯单元的纯水出水口与第一滤芯单元的再生进水口连通，第一滤芯单元的浓水出水端与浓水管道连通。6.根据权利要求5所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述第一滤芯单元设置有第一滤芯、第一阀体和第二阀体，第一阀体设置于进水管道，第二阀体设置于浓水管道；在第二滤芯单元再生时，第一阀体与第一滤芯的原水进水口连通；在第一滤芯单元再生时，第二阀体与第一滤芯的浓水出水口连通。7.根据权利要求6所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：所述第二滤芯单元设置有第二滤芯、第三阀体和第四阀体，第三阀体设置于进水管道，第四阀体设置于浓水管道；在制水工况时，第三阀体与第二滤芯的原水进水口连通；在第二滤芯单元再生时，第四阀体与第二滤芯单元的浓水出水口连通，第一滤芯单元的纯水出水口与第二滤芯单元的再生进水口连通；在第一滤芯单元再生时，第三阀体与第二滤芯的原水进水口连通，第二滤芯单元的纯水出水口与第一滤芯单元的再生进水口连通。8.根据权利要求7所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：还设置有第五阀体，第五阀体设置于产水管道，在制水工况时，第五阀体与第二滤芯的纯水出水口连通。9.根据权利要求1所述的双极膜电辅助去离子系统，其特征在于：双极膜电辅助去离子装置的电极组为金属电极组或者电容电极组。
10.一种具有该双极膜电辅助去离子装置的净水机，其特征在于：设置有如权利要求1至9任意一项所述的双极膜电辅助去离子装置。

技术总结
一种双极膜电辅助去离子系统及一种具有该双极膜电辅助去离子系统的净水机，设置有至少一个仅用于对第二滤芯单元进行再生的第一滤芯单元、至少一个用于制水及对第一滤芯单元进行再生的第二滤芯单元和管路系统，第一滤芯单元和第二滤芯单元分别设置于管路系统，第一滤芯单元、第二滤芯单元均为双极膜电辅助去离子装置结构的滤芯单元；第一滤芯单元的规格小于第二滤芯单元的规格。该双极膜电辅助去离子系统能降低不出水时间占循环周期的比例。系统能降低不出水时间占循环周期的比例。系统能降低不出水时间占循环周期的比例。


技术研发人员：陈小平 吕苏 董红晨 郝楠 黄建波 晏博
受保护的技术使用者：广东栗子科技有限公司
技术研发日：2021.06.03
技术公布日：2022/5/25