双极室和具有这种双极室的电化学液体处理装置.pdf

一种双极室，可用于诸如电渗析器和电解槽的电化学液体处理装置。该双极室包括阴离子交换膜(1)、电极(2)和阳离子交换膜(3)。在阳离子交换膜(3)和阴离子交换膜(1)之间供给有液体。阴离子交换膜(1)、电极(2)和阳离子交换膜(3)以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。该液体可以包括纯水或非电解质水溶液。

1.  一种用于电渗析器和电解槽的双极室，所述双极室包括：
阴离子交换膜；
电极；
阳离子交换膜；
其中所述阴离子交换膜、所述电极和所述阳离子交换膜以此顺序从所述双极室的阳极一侧开始排列；
其中在所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间供给液体；和
其中所述液体包括纯水。

2.  权利要求1的双极室，其进一步包括布置在所述阳离子交换膜和所述电极之间的阳离子交换体。

3.  权利要求2的双极室，其中所述阳离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。

4.  权利要求3的双极室，其中所述离子交换非织造织物或所述离子交换织造织物利用辐射诱导的接枝聚合制得。

5.  权利要求1的双极室，其进一步包括布置在所述阴离子交换膜和所述电极之间的阴离子交换体。

6.  权利要求5的双极室，其中所述阴离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。

7.  权利要求6的双极室，其中所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物利用辐射诱导的接枝聚合制得。

8.  权利要求1的双极室，其中所述电极由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得。

9.  权利要求8的双极室，其中所述导电材料选自网形金属、具有对角线网格的金属材料、具有格子网的金属材料、似网状的金属材料、泡沫金属材料和烧结的金属纤维板。

10.  权利要求1的双极室，其进一步包括：
供给口，纯水通过该口被供给到所述双极室中；和
排出口，纯水和电解产生的气体通过该口排出。

11.  一种用于电渗析器和电解槽的双极室，所述双极室包括：
阴离子交换膜；
电极；和
阳离子交换膜；
其中所述阴离子交换膜、所述电极和所述阳离子交换膜以此顺序从所述双极室的阳极一侧开始排列；
其中在所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜之间供给液体；和，
其中所述液体包括非电解质水溶液。

12.  权利要求11的双极室，其进一步包括布置在所述阳离子交换膜和所述电极之间的阳离子交换体。

13.  权利要求12的双极室，其中所述阳离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。

14.  权利要求13的双极室，其中所述离子交换非织造织物或所述离子交换织造织物利用辐射诱导的接枝聚合制得。

15.  权利要求11的双极室，其进一步包括布置在所述阴离子交换膜和所述电极之间的阴离子交换体。

16.  权利要求15的双极室，其中所述阴离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。

17.  权利要求16的双极室，其中所述离子交换非织造织物或所述离子交换织造织物利用辐射诱导的接枝聚合制得。

18.  权利要求11的双极室，其中所述电极由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得。

19.  权利要求18的双极室，其中所述导电材料选自网形金属、具有对角线网格的金属材料、具有格子网的金属材料、似网状的金属材料、泡沫金属材料和烧结的金属纤维板。

20.  权利要求11的双极室，其进一步包括：
供给口，非电解质水溶液通过该口被供给到所述双极室中；和
排出口，非电解质水溶液和电解产生的气体通过该口排出。

21.  一种用于电渗析器和电解槽的双极室，所述双极室包括：
阴离子交换膜；
阴离子交换体；
电极；
阳离子交换体；和
阳离子交换膜；
其中所述阴离子交换膜、所述阴离子交换体、所述电极、所述阳离子交换体和所述阳离子交换膜以此顺序从所述双极室的阳极一侧开始排列。

22.  权利要求21的双极室，其中所述阳离子交换体和所述阴离子交换体的至少之一包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。

23.  权利要求22的双极室，其中所述离子交换非织造织物或所述离子交换织造织物利用辐射诱导的接枝聚合制得。

24.  权利要求21的双极室，其中所述电极是由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得。

25.  一种电化学液体处理装置，其包括：
阳极；
阴极；和
至少一个权利要求1的双极室，所述至少一个双极室布置在所述阳极和所述阴极之间。

26.  一种电化学液体处理装置，其包括：
阳极；
阴极；和
至少一个权利要求11的双极室，所述至少一个双极室布置在所述阳极和所述阴极之间。

27.  一种电化学液体处理装置，其包括：
阳极；
阴极；
和至少一个权利要求21的双极室，所述至少一个双极室布置在所述阳极和所述阴极之间。

双极室和具有这种双极室的电化学液体处理装置
技术领域
本发明涉及在电渗析器和电解槽中使用的双极室，同时还涉及具有这种双极室的电化学液体处理装置。
背景技术
目前已知可应用于电渗析器和电解槽的双极室。这种双极室的应用实例已公开于日本专利公开第54-90079号、10-81986号和51-43377号中。在这些实例中，形成电极的金属直接接触待处理液体的电解溶液。因此，依赖于该液体的性质，金属的腐蚀可能会加速。例如，在上述日本专利公开第54-90079号中描述到，浓碱溶液对钛有高度的腐蚀性。
此外，当该液体中的离子与电极反应时，可能会以液体或气体的状态产生有害物质或加速腐蚀的物质。结果，在抗腐蚀处理、安全措施和对该装置的维护方面会产生很高的费用。另外，电极反应还可能产生副产物，而这种副产物可能会影响产品的质量。
发明内容
鉴于上述的缺陷而产生了本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种新颖的双极室，它可以延长电极的使用寿命，避免由于电极反应而产生的副产物、有害物质或腐蚀性物质，同时便于维护。
本发明的另一个目的是提供一种具有这种双极室的电化学液体处理装置。
本发明的发明人通过对双极室的广泛研究，通过利用离子交换膜、离子交换体和电极材料的有效组合，同时利用供给到所述双极室的水或非电解质水溶液开发出了可以解决上述问题的双极室。
根据本发明的一个方面，提供了一种应用于电渗析器和电解槽的双极室。所述双极室包括阴离子交换膜、电极和阳离子交换膜。所述阴离子交换膜、电极、阳离子交换膜以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。阳离子交换膜和阴离子交换膜之间供给有液体，该液体包括纯水。
在本发明的一个优选方面，阳离子交换体布置在阳离子交换膜和电极之间。
在本发明的一个优选方面，所述阳离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。
在本发明的一个优选方面，所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物是利用辐射诱导的接枝聚合产生的。
在本发明的一个优选方面，阴离子交换体布置在阴离子交换膜和电极之间。
在本发明的一个优选方面，所述阴离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。
在本发明的一个优选方面，所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物是利用辐射诱导的接枝聚合产生的。
在本发明的一个优选方面，所述电极是由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得的。
在本发明的一个优选方面，所述导电材料选自网形金属(expanded metal)、具有对角线网格(diagonal mesh)的金属材料、具有格子网(latticed mesh)的金属材料、似网状的金属材料，泡沫金属材料和烧结的金属纤维板。
在本发明的一个优选方面，所述双极室还包括供给口，纯水通过该口供给到双极室里，以及排出口，纯水和电解产生的气体通过该口排出。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括阴离子交换膜、电极和阳离子交换膜的双极室。阴离子交换膜、电极和阳离子交换膜以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。阳离子交换膜和阴离子交换膜之间供给有液体，所述液体包括非电解质水溶液。
在本发明的一个优选方面，阳离子交换体布置在阳离子交换膜和电极之间。
在本发明的一个优选方面，所述阳离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。
在本发明的一个优选方面，所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物是利用辐射诱导的接枝聚合产生的。
在本发明的一个优选方面，阴离子交换体布置在阴离子交换膜和电极之间。
在本发明的一个优选方面，所述阴离子交换体包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。
在本发明的一个优选方面，所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物是利用辐射诱导的接枝聚合产生的。
在本发明的一个优选方面，所述电极是由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得的。
在本发明的一个优选方面，所述导电材料选自网形金属、具有对角线网格的金属材料、具有格子网的金属材料、似网状的金属材料、泡沫金属材料和烧结的金属纤维板。
在本发明的一个优选方面，所述双极室还包括供给口，非电解质水溶液通过该口供给到双极室里，以及排出口，非电解质水溶液和电解产生的气体通过该口排出。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括阴离子交换膜、阴离子交换体、电极、阳离子交换体和阳离子交换膜的双极室。所述阴离子交换膜、阴离子交换体、电极、阳离子交换体和阳离子交换膜以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。
在本发明的一个优选方面，阳离子交换体和阴离子交换体的至少一种包括含有纤维材料的离子交换非织造织物或离子交换织造织物。
在本发明的一个优选方面，所述离子交换非织造织物或离子交换织造织物是利用辐射诱导的接枝聚合产生的。
在本发明的一个优选方面，所述电极是由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得的。
根据本发明的另一方面，提供了包括阳极、阴极和至少一个如上所述双极室的电化学液体处理装置。所述至少一个双极室布置在阳极和阴极之间。
本发明的双极室可以使得电极具有较长的使用寿命。此外，所述双极室还可以避免电极反应产生的副产物、有害物质或腐蚀性物质，并且可以促进维护。从环境保护和资源保护两个角度来看，本发明是非常有用的。
附图说明
通过参照附图对本发明的实施方案进行详细描述，本发明说明性、非限定性的本发明实施方案的特征将会更加清楚，其中：
图1所示为本发明实施方案的双极室一个实例的视图；
图2所示为本发明实施方案的双极室另一个实例的视图；
图3所示为使用本发明实施方案的双极室的电渗析器一个实例的视图；和
图4所示为使用本发明实施方案的双极室的电渗析器另一个实例的视图。
具体实施方式
通过参照附图，以下将描述本发明的实施方案。如图1中所示，本发明一个实施方案的双极室包括阴离子交换膜1、电极2和阳离子交换膜3，它们以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。阴离子交换非织造织物4作为阴离子交换体布置在阴离子交换膜1和电极2之间。阳离子交换非织造织物5作为阳离子交换体布置在阳离子交换膜3和电极2之间。电极2由具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料制得。这种具有液体渗透性和气体渗透性的导电材料选自条型金属(网形金属)、具有对角线网格的金属材料、具有格子网的金属材料、似网状的金属材料、泡沫金属材料和烧结的金属纤维板。
所述双极室包括液体进口6(供给口)和液体出口7(排出口)，它们分别位于双极室的下部和上部。液体通过液体进口6被引入到双极室中，然后通过电极2的空腔、阳离子交换非织造织物5和阴离子交换非织造织物4而到达液体出口7。当双极室通电时，由于电解作用，电极2的阴极一侧产生氧气，阳极一侧产生氢气。这些气体主要通过电极2、并且与液体一起通过液体出口7排出。
图2所示为本发明实施方案的双极室的另一个实例。如图2中所示，该双极室包括阴离子交换膜1、电极2和阳离子交换膜3，它们以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。阴离子交换隔离物14作为阴离子交换体布置在阴离子交换膜1和电极2之间。阳离子交换隔离物15作为阳离子交换体布置在阳离子交换膜3和电极2之间。这些隔离物14和15具有液体渗透性和气体渗透性。电极2具有板状形状。
所述双极室包括液体进口6(供给口)和液体出口7(排出口)，它们分别位于双极室的下部和上部。液体通过液体进口6被引入双极室中，并通过阳离子交换隔离物15和阴离子交换隔离物14的空腔到达液体出口7。当双极室通电时，由于电解作用，电极2的阴极一侧产生氧气，阳极一侧产生氢气。这些气体穿过阳离子交换隔离物15和阴离子交换隔离物14，并和液体一起通过液体出口7排出。如果液体出口7分成布置在电极2两侧的两个出口，那么产生的氧气和氢气就可以相互分离。
优选使用铂、镀铂金属、金刚石或碳作为形成电极的材料。但是，形成电极的材料并不仅限于这些材料，只要所述材料具有导电性即可。
施加于离子交换膜(即阴离子交换膜和阳离子交换膜)的电流密度通常设定为不超过3A/dm²。阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的距离通常不超过10mm，优选距离不超过6mm。
上述的离子交换膜市场上可以买到。例如，ASTOM公司生产的AHA和CMB可分别作为阴离子交换膜和阳离子交换膜。
就离子交换体(即阴离子交换体和阳离子交换体)而言，优选使用包含聚合物纤维基体的纤维材料，通过接枝聚合向其引入离子交换基团。
辐射诱导的接枝聚合是用于将单体引入聚合物基体中的技术，通过利用放射线辐照聚合物基体，以产生与单体进行反应的基团。可用于辐射诱导接枝聚合的放射线包括α-射线、β-射线、γ-射线、电子束和紫外线等。其中，本发明中可以优选使用γ-射线或电子束。辐射诱导的接枝聚合包括预辐照接枝聚合和共辐照方法，预辐照接枝聚合包括用放射线预先辐照接枝基体，然后使所述基体与接枝单体接触，共辐照方法中则在基体和接枝单体的共同存在下进行放射线辐照。这两种方法在本发明中都可以使用。此外，根据单体和基体的接触方式有以下聚合方法：例如，液相接枝聚合方法、气相接枝聚合方法和浸渍气相接枝聚合方法，在液相接枝聚合方法中基体浸渍在单体溶液中进行聚合，在气相接枝聚合方法中基体与单体蒸气接触时进行聚合，在浸渍气相接枝聚合方法中首先在单体溶液中浸渍基体，然后从单体溶液中移出基体并在气相中进行聚合。每种聚合方法在本发明中都可以使用。
待接枝的聚合物纤维基体可以是诸如聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃单纤维，或者是包括分别由不同聚合物制得的芯部分和外壳部分的复合纤维。
可以用于本发明中的复合纤维的实例包括具有芯—壳结构的复合纤维，其中聚烯烃如聚乙烯构成所述壳，而其它聚合物如不用于外壳的聚丙烯则构成芯。离子交换纤维材料是通过辐射诱导的接枝聚合将离子交换基团引入复合纤维中而得到的，其具有极好的离子交换能力，并且可以以均匀的厚度制备，因此，它是用于上述目的的合适的离子交换纤维材料。所述离子交换纤维材料可以是织造织物的或非织造织物的等。
当离子交换体为以诸如对角线网格的隔离物元件的形式时，优选使用含有聚烯烃树脂的离子交换体，因为其具有极好的离子交换能力和分散待处理水的能力。例如，广泛用于电渗析浴的聚乙烯对角线网格被用作基体，通过辐射诱导的接枝聚合为其带来离子交换能力，然后就得到了想要的离子交换体。
在上述各种形式的离子交换体中，特别优选以非织造织物或织造织物形式的离子交换纤维材料。纤维材料如织造织物或非织造织物与树脂珠粒和对角线网格等形式的材料相比具有相当大的表面积，因此，大量的离子交换基团可以引入其中。此外，与树脂珠粒中所有离子交换基团都存在于树脂珠粒内的微孔或大孔中不同，纤维材料中所有的离子交换基团都存在于离子交换纤维材料的纤维表面上。因此，待处理水中的金属离子可以轻易地扩散到离子交换基团的附近，并且这些离子被以离子交换的方式吸附进去。所以，使用离子交换纤维材料可以提高去除和回收金属离子的效率。
除了上述的离子交换纤维材料外，已知的离子交换树脂珠粒也可以用于本发明中。例如，可以使用强酸性的阳离子交换树脂珠粒，得到这些树脂珠粒的方法包括利用包含与二乙烯基苯交联的聚苯乙烯珠粒作为基础树脂，并且用诸如硫酸或氯磺酸的磺化剂对所述珠粒进行磺化，从而将磺酸基引入基础树脂中。该生产方法为本领域所熟知，用这种方法生产的各种阳离子交换树脂珠粒产品在市场上都可以得到。也可以使用具有各种官能团的树脂珠粒，所述官能团如衍生自亚氨基二乙酸及其钠盐的官能团，衍生自如苯基丙氨酸、赖氨酸、亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸的各种氨基酸及其钠盐的官能团，以及衍生自亚氨基二乙醇的官能团。
对于待引入诸如非织造织物的纤维基体中，或引入隔离物基体中的离子交换基团没有特别的限制。各种类型的阳离子交换基团和阴离子交换基团都可以使用。举例来说，可用的阳离子交换基团包括强酸性阳离子交换基团，如磺酸基，中等强度酸性的阳离子交换基团，如磷酸基，以及弱酸性阳离子交换基团，如羧基。可用的阴离子交换基团包括弱碱性阴离子交换基团，如伯氨基、仲氨基和叔氨基，以及强碱性阴离子交换基团，如季铵基。此外，也可以使用既具有上述阳离子又具有阴离子基团的离子交换体。
而且，还可以使用具有官能团的离子交换体，所述官能团例如衍生自亚氨基二乙酸或其钠盐的官能团，衍生自苯基丙氨酸、赖氨酸、亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸的各种氨基酸或其钠盐的官能团，以及衍生自亚氨基二乙醇的官能团。
为此目的可以使用的具有离子交换基团的单体可以包括丙烯酸(AAc)、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸钠(SSS)、甲代烯丙基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、乙烯基苄基三甲基氯化铵(VBTAC)、二乙基氨乙基甲基丙烯酸酯和二甲基氨丙基丙烯酰胺。
例如，可以通过进行辐射诱导的接枝聚合直接将强酸性阳离子交换基团磺基引入基体中，其中苯乙烯磺酸钠作为单体使用。可以通过进行辐射诱导的接枝聚合直接将强碱性阴离子交换基团季铵基引入基体中，其中乙烯基苄基三甲基氯化铵作为单体使用。
具有可以转化成离子交换基团的官能团的单体实例包括丙烯腈、丙烯醛、乙烯基吡啶、苯乙烯、氯甲基苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。例如，可以将作为强酸性阳离子交换基团的磺基引入基体中，以使甲基丙烯酸缩水甘油酯通过辐射诱导的接枝聚合引入基体中，然后与磺酸化试剂如亚硫酸钠进行反应。也可以将作为强碱性阴离子交换基团的季铵基引入基体中，以使氯甲基苯乙烯接枝聚合到基体上，然后将所述基体浸入三甲胺水溶液中以进行季铵化。
此外，可以将作为官能团的亚氨基二乙酸钠基团引入到基体中，以使氯甲基苯乙烯接枝聚合到基体上，然后使所述基体与硫化物反应以生成锍盐，锍盐再与亚氨基二乙酸钠反应。或者，可以将作为官能团的亚氨基二乙酸钠引入基体中，以使氯甲基苯乙烯接枝聚合到基体上，用碘基取代氯基，然后使碘基与亚氨基二乙酸二乙酯反应，以便由亚氨基二乙酸二乙酯基取代碘基，最后通过酯基与氢氧化钠反应而使酯基团转变为钠盐。
图3所示为使用根据本发明实施方案的双极室的电渗析器的实例。图3中所示的电渗析器被设计成用来从未净化的水中(待处理的液体)选择性地分离并浓缩阴离子的氟。所述电渗析器有七个室，其包括阳极室21、中和室22、去离子室23、双极室24、中和室25、去离子室26和阴极室27。去离子室23和26用来从所述液体中仅去除阴离子，从而产生含低浓度阴离子的处理液体。中和室22和25用来电中和阴离子和氢离子，这些阴离子来自去离子室23和26，而氢离子来自阳极室21或双极室24。
阳极室21和中和室22之间布置有阳离子交换膜C，中和室22和去离子室23之间布置有阴离子交换膜A，去离子室23和双极室24之间布置有阴离子交换膜A。此外，双极室24和中和室25之间布置有阳离子交换膜C，中和室25和去离子室26之间布置有阴离子交换膜A，去离子室26和阴极室27之间布置有阴离子交换膜A。
双极室24具有阴离子交换非织造织物4和阳离子交换非织造织物5，两者都是离子交换非织造织物类型的。阴离子交换非织造织物4和阳离子交换非织造织物5布置在条型金属电极38两侧。未净化的水供给到布置在阴离子交换膜A和A之间的去离子室23和26中，并且被去离子室23和26中的阴离子交换体(即，阴离子交换隔离物、阴离子交换非织造织物)所捕获。在阳极51和阴极53之间预先施加直流电压，这样在阴极室27和双极室24中电解产生的氢氧离子移向阳极一侧，而被去离子室23和26中的阴离子交换体(即，阴离子交换隔离物、阴离子交换非织造织物)捕获的阴离子通过阴离子交换膜A移动到中和室22和25中。在阳极室21和双极室24中，电解产生的氢离子移向阴极一侧。具体来说，阳极室21中的氢离子通过阳离子交换膜C移动到中和室22中，而双极室24中的氢离子通过阳离子交换膜C移动到中和室25中。
中和室22和25的每一个都充满了阳离子交换非织造织物41、阳离子交换隔离物42、阴离子交换隔离物43和阴离子交换非织造织物44，它们以此顺序从双极室24的阳极一侧开始排列。所有类型的阳离子交换体和阴离子交换体都可以分别用于配备在阳离子交换非织造织物41和阴离子交换非织造织物44之间的阳离子交换隔离物42和阴离子交换隔离物43。去离子室23和26的每一个都充满了阴离子交换非织造织物46和阴离子交换隔离物47。
图4所示为使用根据本发明实施方案双极室的电渗析器的另一个实例。图4中所示的电渗析器被设计成用来从未净化的水中(待处理的液体)选择性分离并浓缩阳离子的NH₄⁺。所述电渗析器有七个室，其包括阳极室21、去离子室23、中和室22、双极室24、去离子室26、中和室25和阴极室27。去离子室23和26用来从所述液体中只去除阳离子，从而产生含低浓度阳离子的处理液体。阳离子从去离子室23和26移动到中和室22和25中，其中所述阳离子被来自双极室24或阴极室27的氢氧离子电中和。
阳极室21和去离子室23之间布置有阳离子交换膜C，去离子室23和中和室22之间布置有阳离子交换膜C，中和室22和双极室24之间布置有阴离子交换膜A。此外，双极室24和去离子室26之间布置有阳离子交换膜C，去离子室26和中和室25之间布置有阳离子交换膜C，中和室25和阴极室27之间布置有阴离子交换膜A。
双极室24具有阴离子交换非织造织物4和阳离子交换非织造织物5，两者都是离子交换非织造织物类型的。阴离子交换非织造织物4和阳离子交换非织造织物5布置在条型金属电极38两侧。未净化的水供给到布置在阳离子交换膜C和C之间的去离子室23和26中，并且被去离子室23和26中的阳离子交换体(即，阳离子交换隔离物、阳离子交换非织造织物)捕获。在阳极51和阴极53之间预先施加直流电压，这样在阳极室21和双极室24中电解产生的氢离子移向阴极一侧，而被位于去离子室23和26中的阳离子交换体(即，阳离子交换隔离物、阳离子交换非织造织物)捕获的阳离子通过阳离子交换膜C移动到中和室22和25中。在双极室24和阴极室27中，由电解产生的氢氧离子移向阳极一侧。具体来说，双极室24中的氢氧离子通过阴离子交换膜A移动到中和室22中，而阴极室27中的氢氧离子通过阴离子交换膜A移动到中和室25中。
中和室22和25的每一个都充满了阳离子交换非织造织物41、阳离子交换隔离物42、阴离子交换隔离物43和阴离子交换非织造织物44，它们以此顺序从双极室24的阳极一侧开始排列。所有类型的阳离子交换体和阴离子交换体都可以分别用于配备在阳离子交换非织造织物41和阴离子交换非织造织物44之间的阴离子交换隔离物42和阴离子交换隔离物43。去离子室23和26的每一个都填充了阳离子交换非织造织物41和阳离子交换隔离物42。
在图3和4中，阳极室21具有布置在条型金属的电极51(即，网形金属)和阳离子交换膜C之间的阳离子交换非织造织物52。阴极室27具有布置在条型金属电极53(即，网形金属)和阴离子交换膜A之间的阴离子交换非织造织物54。由于阳极室21和阴极室27中分别使用了条型金属电极51和53(即，网形金属)，因此，由电解作用产生的氧气或氢气通过电极51和53中形成的空腔排放到外面。相应地，绝缘物质的该气体没有被限制在阳离子交换非织造织物52或阴离子交换无纺纤维54中，因此避免了电阻增大。
满意的是使用纯水作为供给到阳极室21、阴极室27和双极室24中的液体。对可使用的纯水没有特别的限制。按照在背景技术中提到的方法生产的所有类型的纯水都可以使用。例如，如RO(反渗透)膜、离子交换、蒸馏、电气脱盐的已知的技术或者这些技术的组合都可以用来生产纯水。也可以使用进一步净化这种纯水得到的超纯水。除了纯水，还可以使用非电解质水溶液。例如，可以使用含约0.5mg/L异丙醇的纯水。
以下参照具体的实施例对本发明进行进一步描述。应当指出，本发明并不限于下面的实施例。
实施例
使用如图3中所示的电渗析器来进行实验。未净化的水使用从半导体制造设备中排放出的含有500mg F/L氟化物离子的废水。要进行浓缩的水使用纯水，此水循环使用。供给到阳极室、阴极室和双极室的电极液体使用纯水。双极室中充满了阴离子交换非织造织物、条型金属(网形金属)电极和阳离子交换非织造织物，它们以此顺序从双极室的阳极一侧开始排列。条型金属(网形金属)电极的材料为镀铂的钛。电流密度设定为3A/dm²。未净化水、待浓缩的水和纯水的SV(表观速度)设定为50～100l/hr。
实验结果如下：在处理过的水中氟化物离子的浓度为1～3mg/L。工作电压保持40V的低电压。未净化的水中所含氟离子浓缩到不低于5000mg/L，得到了氟化氢水溶液。这些结果可以证实，双极室可以电解纯水，其功能有如电极。
阳离子交换非织造织物：通过接枝聚合产生。使用聚乙烯非织造织物作为基体。官能团是磺基。
阴离子交换非织造织物：通过接枝聚合产生。使用聚乙烯非织造织物作为基体。官能团是季铵基。
阳离子交换隔离物：通过接枝聚合产生。使用聚乙烯对角线网格作为基体。官能团是磺基。
阴离子交换隔离物：通过接枝聚合产生。使用聚乙烯对角线网格作为基体。官能团是季铵基。
阳极：由镀铂的钛制得的条型金属(网形金属)。
阴极：由SUS 304制得的条型金属(网形金属)。
阳极交换膜：由ASTOM公司制造的CMB。
阴极交换膜：由ASTOM公司制造的AHA
对实施方案的前述说明是为了让本领域技术人员制作并使用本发明。此外，对于本领域技术人员来说，对这些实施方案的各种修改是显而易见的，在此定义的一般原则和具体的实例可以应用到其它实施方案中。因此，本发明无意局限于在此描述的实施方案，而是符合权利要求及等同规定所定义的最大范围。
工业应用
本发明适合用于电渗析器和电解槽的双极室，同时也适用于电化学液体处理装置。