一种双极膜净水系统、再生方法及净水设备与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种双极膜净水系统、再生方法及净水设备。


背景技术：

2.随着科学技术的发展以及人们对生活质量要求越来越高，水处理技术为人们提供了更干净、更有利于健康的饮用水。目前对饮用水的处理一般是通过各种过滤滤芯对饮用水进行过滤处理，得到符合人们要求的饮用水。目前常用的过滤滤芯有pp棉滤芯、活性炭滤芯、反渗透滤芯等。
3.上述这些滤芯应用到净水系统中时，使用寿命短，成本高，需要经常更换，操作麻烦。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种双极膜净水系统、再生方法及净水设备，使用寿命长，成本低，不需要经常更换，操作方便。
5.本发明公开了一种双极膜净水系统，包括主管路、第一阀门、第二阀门、再生水出水管路、双极膜滤芯、第三阀门、再生水进水管路和第四阀门；所述第一阀门、双极膜滤芯和第四阀门按照所述主管路内水流方向依次设置在所述主管路上；所述再生水进水管路与所述主管路连通，且位于所述双极膜滤芯和第四阀门之间，所述第三阀门设置在所述再生水进水管路上；所述再生水出水管路与所述主管路连通，且位于所述第一阀门和双极膜滤芯之间，所述第二阀门设置在所述再生水出水管路上。
6.可选的，所述净水系统包括用于监测所述主管路内双向水流流量的双向流量计；所述双向流量计设置在所述主管路上，且位于所述双极膜滤芯和再生水进水管路之间。
7.可选的，所述净水系统包括tds计；所述tds计位于所述双极膜滤芯之前，且设置在所述再生水出水管路上或所述双极膜滤芯和再生水出水管路之间的主管路上。
8.可选的，所述净水系统包括ph计；所述ph计位于所述双极膜滤芯之前，且设置在所述再生水出水管路上或所述双极膜滤芯和再生水出水管路之间的主管路上。
9.本发明还公开了一种双极膜净水系统再生方法，应用于如上所述的双极膜净水系统，包括：
10.步骤a：关闭第一阀门和第四阀门，开启第二阀门和第三阀门，再生水从再生水进水管路流入主管路，流经双极膜滤芯后，从再生水出水管路流出；
11.步骤b：对双极膜滤芯反向加电。
12.可选的，所述再生方法还包括步骤：
13.根据双向流量计监测的再生水进水管路流入的水流量，停止净水系统再生。
14.可选的，所述再生方法还包括步骤：
15.根据双向流量计监测的净水流量和再生水进水管路流入的水流量之间的比例，停
止净水系统再生。
16.可选的，所述再生方法还包括步骤：
17.根据tds计监测的双极膜滤芯排出的水的tds值，若tds值低于tds阈值，则停止净水系统再生。
18.可选的，所述再生方法还包括步骤：
19.根据ph计监测的双极膜滤芯排出的水的ph值，若ph值高于ph阈值，则停止净水系统再生。
20.可选的，所述再生方法还包括步骤：
21.根据双极膜滤芯的正负极板之间的电流值，若电流值低于电流阈值，则停止净水系统再生。
22.可选的，所述步骤a之前还包括步骤：
23.在净水系统制水过程中，记录双极膜滤芯的正或负极板吸附离子的量；
24.所述再生方法还包括步骤：
25.根据双极膜滤芯的正或负极板吸附离子的量，若正或负极板吸附离子的量为零，则停止净水系统再生。
26.可选的，所述再生方法还包括步骤：
27.在第一再生阶段中，再生水进水管路内的水流采用第一流速；
28.在第二再生阶段中，再生水进水管路内的水流采用第二流速；
29.其中，所述第二流速大于第一流速。
30.可选的，所述第二流速为第一流速的两倍以上。
31.本发明还公开了一种净水设备，包括如上所述的净水系统。
32.本发明的净水系统，双极膜滤芯可以实现不断再生，使用寿命长，成本低，双极膜滤芯不需要经常更换，并且再生过程只需要反向加电即可完成，操作简单方便。
附图说明
33.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
34.图1是本发明实施例净水系统的示意图；
35.图2是本发明实施例双极膜滤芯吸附离子的示意图；
36.图3是本发明实施例双极膜滤芯再生的示意图；
37.图4是本发明实施例净水系统的另一示意图；
38.图5是本发明实施例再生方法的流程图；
39.图6是本发明实施例净水系统的示意图。
40.其中，1、净水设备；2、净水系统；3、主管路；4、第一阀门；5、第二阀门；6、再生水出水管路；7、双极膜滤芯；8、第三阀门；9、再生水进水管路；10、第四阀门；11、双向流量计；12、tds计；13、ph计。
具体实施方式
41.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
42.下面参考附图和可选的实施例对本发明作详细说明。
43.如图1所示，作为本发明的一实施例，公开了一种双极膜净水系统2，包括主管路3、第一阀门4、第二阀门5、再生水出水管路6、双极膜滤芯7、第三阀门8、再生水进水管路9和第四阀门10；所述第一阀门4、双极膜滤芯7和第四阀门10按照所述主管路3内水流方向依次设置在所述主管路3上；所述再生水进水管路9与所述主管路3连通，且位于所述双极膜滤芯7和第四阀门10之间，所述第三阀门8设置在所述再生水进水管路9上；所述再生水出水管路6与所述主管路3连通，且位于所述第一阀门4和双极膜滤芯7之间，所述第二阀门5设置在所述再生水出水管路6上。
44.如图2所示，本发明所采用的双极膜滤芯7由一对或多对电极，以及电极中间至少有一个或多个双极膜构成；每个双极膜由复合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，构成一个双极膜的阳离子交换膜和阴离子交换膜，之间为流道。
45.双极膜滤芯7在脱盐过程中，双极膜的阳膜面对的是正电极,原水在两个双极膜之间形成的流道中进行脱盐，如图2所示。原水中的阴离子如cl-，朝着正电极方向移动，置换左侧的阴离子交换膜中的oh-，oh-进入流道中；同时原水中的阳离子如na ，朝着负电极方向移动，置换右侧双极膜的阳离子交换膜中的h 离子，h 进入流道中；h 和oh-在流道中发生中和反应，生成水，从而实现对原水中的盐分去除，纯水从流道末端流出。
46.当脱盐进行一段时间后，双极膜滤芯7需要进行倒极再生，则对双极膜滤芯7反向加电，以释放出吸附在双极膜上的水中离子。此时，如图3所示，双极膜的阳离子膜和阴离子膜的界面层在电场下产生oh-和h 离子，双极膜的阳离子膜内部的阳离子如na 被h 离子置换并向负电极移动，双极膜的阴离子膜中的阴离子如cl-被oh-置换朝正电极移动，na 、cl-进入流道中，实现了双极膜滤芯7的再生过程。
47.本发明的净水系统2，在制水的时候，打开第一阀门4、第四阀门10。在对双极膜滤芯7再生的时候，关闭第一阀门4、第四阀门10，打开第二阀门5和第三阀门8，用于冲洗、置换的再生水从再生水进水管路9流入主管路3，流经双极膜滤芯7后，从再生水出水管路6流出。此时，对双极膜滤芯7反向加电，na 、cl-进入流道中的再生水中，从再生水出水管路6流出，实现了双极膜滤芯7的再生过程。
48.本发明所述的再生水对具体何种水不做要求，可以是原水、净水；也可以是软水、净水等。原水是市政管道接入的自来水等，净水指的是被过滤滤芯过滤后的水，可以供使用者饮用。
49.本发明的净水系统2，双极膜滤芯7可以实现不断再生，使用寿命长，成本低，双极膜滤芯7不需要经常更换，并且再生过程只需要反向加电即可完成，操作简单方便。
50.具体的，如图1所示，所述净水系统2包括用于监测所述主管路3内双向水流流量的双向流量计11；所述双向流量计11设置在所述主管路3上，且位于所述双极膜滤芯7和再生
水进水管路9之间。双向水流指的是制水时主管路3内的水从第一阀门4往第四阀门10流动的方向的水流，以及再生水从再生水进水管路9流入主管路3，流经双极膜滤芯7后，从再生水出水管路6流出的方向的水流。双向流量计11既可以监测制水时主管路3内的水流量，也可以监测双极膜滤芯7再生时再生水的流量。在本方案中，可以根据制水时主管路3内的水流量和再生水的流量之间的比例，控制双极膜滤芯7是否启动再生、再生的时长以及结束再生，方便操作、控制双极膜滤芯7的再生。例如，当监测到制水时主管路3内的水流量达到a升时，则启动再生；根据a升，需要通入b升的再生水才能完成再生，则通入b升的再生水的时长就是再生时长，然后结束再生。
51.如图4所示，所述净水系统2包括tds计12；所述tds计12位于所述双极膜滤芯7之前，且设置在所述再生水出水管路6上或所述双极膜滤芯7和再生水出水管路6之间的主管路3上。净水系统2可以根据tds计12监测的双极膜滤芯7排出的水的tds值(total dissolvedsolids，总溶解固体)决定是否进行再生。若tds值低于tds阈值，则停止净水系统2再生，方便控制净水系统2的再生。
52.更具体的，所述tds计12设置在所述第二阀门5和主管路3之间的所述再生水出水管路6上。当然，所述tds计12也可以设置在所述第二阀门5之后的所述再生水出水管路6上。
53.如图4所示，所述净水系统2包括ph计13；所述ph计13位于所述双极膜滤芯7之前，且设置在所述再生水出水管路6上或所述双极膜滤芯7和再生水出水管路6之间的主管路3上。
54.净水系统2可以根据ph计13监测的双极膜滤芯7排出的水的ph值决定是否停止再生。若ph值低于ph阈值，则停止净水系统2再生，方便控制净水系统2的再生。
55.更具体的，所述ph计13设置在所述第二阀门5和主管路3之间的所述再生水出水管路6上。当然，所述ph计13也可以设置在所述第二阀门5之后的所述再生水出水管路6上。
56.如图5所示，本发明还公开了一种双极膜净水系统2再生方法，应用于如上所述的双极膜净水系统2，包括：
57.步骤a：关闭第一阀门4和第四阀门10，开启第二阀门5和第三阀门8，再生水从再生水进水管路9流入主管路3，流经双极膜滤芯7后，从再生水出水管路6流出；
58.步骤b：对双极膜滤芯7反向加电。
59.如图2所示，在正常制水的时候，双极膜滤芯7正向加电。如图3所示，当双极膜滤芯7需要进行再生的时候，双极膜滤芯7反向加电。本方法在双极膜滤芯7需要进行再生的时候，通过关闭第一阀门4和第四阀门10，开启第二阀门5和第三阀门8，并对双极膜滤芯7反向加电，操作简单、方便，使得净水系统2的双极膜滤芯7可以实现不断再生，使用寿命长，成本低，双极膜滤芯7不需要经常更换。需要说明的是，步骤a和步骤b并不限定先后顺序。
60.具体的，所述再生方法还包括步骤：
61.根据双向流量计11监测的再生水进水管路9流入的水流量，停止净水系统2再生。在本方案中，可以根据再生水进水管路9流入的水流量，决定双极膜滤芯7是否结束再生，可以方便、直观地控制双极膜滤芯7的再生。
62.而在另一实施例中，所述再生方法还包括步骤：
63.根据双向流量计11监测的净水流量和再生水进水管路9流入的水流量之间的比例，停止净水系统2再生。在本方案中，可以根据制水时主管路3内的水流量和再生水的流量
之间的比例，控制双极膜滤芯7是否启动再生、再生的时长以及结束再生，方便操作、控制双极膜滤芯7的再生。例如，当监测到制水时主管路3内的水流量达到a升时，则启动再生；根据a升，需要通入b升的再生水才能完成再生，则通入b升的再生水的时长就是再生时长，然后结束再生。
64.具体的，所述再生方法还包括步骤：
65.根据tds计12监测的双极膜滤芯7排出的水的tds值，若tds值低于tds阈值，则停止净水系统2再生。可以方便、直观地控制双极膜滤芯7的再生。
66.具体的，根据ph计13监测的双极膜滤芯7排出的水的ph值，若ph值高于ph阈值，则停止净水系统2再生。可以方便、直观地控制双极膜滤芯7的再生。
67.具体的，所述再生方法还包括步骤：
68.根据双极膜滤芯7的正负极板之间的电流值，若电流值低于电流阈值，则停止净水系统2再生。
69.双极膜滤芯7的正负极板因为吸附了大量的正负离子，在再生的过程中，由于正负离子的移动，正负极板之间的流道会产生电流。刚开始再生的时候，电流会较大，随着再生的进行，正负离子不断减少，电流也不断减小。通过双极膜滤芯7的正负极板之间的电流值，可以方便、直观地控制双极膜滤芯7的再生。
70.具体的，所述步骤a之前还包括步骤：
71.在净水系统2制水过程中，记录双极膜滤芯7的正或负极板吸附离子的量；
72.所述再生方法还包括步骤：
73.根据双极膜滤芯7的正或负极板吸附离子的量，若正或负极板吸附离子的量为零，则停止净水系统2再生。
74.双极膜滤芯7的正或负极板能够吸附离子的量有一定的限度。在本方案中，直接通过正或负极板能够吸附离子的量判断再生完成的情况，从而掌握再生的进度以及是否以及完成再生，可以更直接、更准确地控制双极膜滤芯7的再生。需要说明的是，本发明所述的双极膜滤芯7的正或负极板吸附离子中的离子指的是原水中需要去除的离子，例如是cl-、na 等，并不包含oh-、h 。
75.在另一实施中，所述再生方法还可以包括步骤：
76.根据双极膜滤芯7的正或负极板可吸附离子的量，若正或负极板吸附离子的量低于吸附离子阈值，则停止净水系统2再生。
77.具体的，所述再生方法还包括步骤：
78.在第一再生阶段中，再生水进水管路9内的水流采用第一流速；
79.在第二再生阶段中，再生水进水管路9内的水流采用第二流速；
80.其中，所述第二流速大于第一流速。
81.在再生的过程中，第一再生阶段和第二再生阶段可以根据时间、tds值、ph值、电流值、正或负极板吸附离子的量等进行划分。例如在再生开始的5分钟内为第一再生阶段，之后为第二再生阶段。又例如当双极膜滤芯7排出的水的tds值大于某一tds值时，为第一再生阶段；当双极膜滤芯7排出的水的tds值小于某一tds值时，为第二再生阶段。根据ph值、电流值、正或负极板吸附离子的量等进行划分的情况类似，在此不一一赘述。
82.在本方案中，刚开始再生的时候，先用较慢流速的第一流速可以节省用水，降低成
本；在第二再生阶段中，使用较快流速的第二流速对双极膜滤芯7以及管路进行冲洗，冲走双极膜滤芯7以及管路残留物质，防止下一次启用净水系统2时出现头杯水问题。
83.具体的，所述第二流速为第一流速的两倍以上。
84.如图6所示，作为本发明的另一实施例，公开了一种净水设备，所述净水设备1包括如上所述的净水系统2。
85.需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。
86.以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。