具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种单次制水量高的双极膜，双极膜单位面积下的阳离子交换基团总量为 0.05～2mmol/cm²，阴离子交换基团总量为0.05～2mmol/cm²。如图1所示，双极膜由贴合或者热压合在一起的阳离子交换膜100和阴离子交换膜200构成。阳离子交换膜100中含有阳离子交换基团，阴离子交换膜200中含有阴离子交换基团。阳离子交换基团能够吸附原水中的盐正离子，且在原水中释放出氢离子，阴离子交换基团能够吸附原水中的盐负离子，且在原水中释放出氢氧根离子。双极膜中离子交换基团含量越高，双极膜对原水中的盐离子吸附能力越强，使得双极膜的脱盐能力更强。

同一双极膜的阳离子交换膜100可由多张子阳离子交换膜300贴合构成。同一双极膜的阴离子交换膜200也可由多张子阴离子交换膜400贴合构成。需要说明的是，子阳离子交换膜300可以是现有的阳离子交换膜100，子阴离子交换膜400也可以现有的阴离子交换膜200。使用现有的离子交换膜制备单次制水量高的双极膜，可以简化单次制水量高的双极膜的制备过程，减少成本，且多层子膜叠加能够成倍提高双极膜中离子交换基团的含量。

本实施例还选用双极膜A和双极膜B构成膜堆A和膜堆B对膜堆的脱盐率进行实验，其中双极膜A由各1张的膜面积为0.2m²的子阳离子交换膜300和子阴离子交换膜400贴合构成，双极膜B由各两张的膜面积为0.2m²的子阳离子交换膜300和子阴离子交换膜400贴合构成。实验步骤为：将两种膜堆分别安装于电去离子装置中，然后分别向膜堆A和膜堆B中以0.5L/min的流速通入750 ppmNaCl溶液，NaCl溶液一次性流过，两种膜堆的脱盐率随时间变化情况如下表所示：

表1膜堆A和膜堆B的脱盐率随时间变化情况

需要说明的是，构成膜堆B的子离子交换膜的的数量是膜堆A的两倍，则膜堆B中离子交换基团的含量是膜堆A的两倍。由表1可得，膜堆B的脱盐率在10min内衰减较少，脱盐性能衰减慢，有利于膜堆B单次脱盐制水总量的提升。

该单次制水量高的的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，在具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，能够吸附更多的盐离子，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例2。

一种单次制水量高的双极膜，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：如图2所示，同一双极膜的阳离子交换膜100由4张子阳离子交换膜300贴合构成。同一双极膜的阴离子交换膜200由4张子阴离子交换膜400贴合构成。子离子交换膜的数量越多，双极膜中离子交换基团的含量越多，具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，能够吸附更多的盐离子，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例3。

一种单次制水量高的双极膜，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：构成同一双极膜的阳离子交换膜100和阴离子交换膜200均为单张膜片，阴离子交换膜200干膜片的厚度为0.1mm～5mm，阳离子交换膜干膜片100的厚度为 0.1mm～5mm。本实施例中增加双极膜中离子交换基团含量的方法是增加构成双极膜的阳离子交换膜100和阴离子交换膜200的膜片厚度。

本实施例还选用双极膜C和双极膜D构成膜堆C和膜堆D对膜堆的脱盐率进行实验，其中构成双极膜D的阴离子交换膜和阳离子交换膜干膜片选用本实施例的阴离子交换膜和阳离子交换膜。膜堆C选用普通厚度的阳离子交化膜和阴离子交换膜，另构成双极膜D的离子交换膜厚度是双极膜C的两倍，并且两张双极膜的膜面积都为0.2m²。实验步骤为：将两种膜堆分别安装于电去离子装置中，然后分别向膜堆A和膜堆B中以0.5L/min的流速通入750ppmNaCl溶液， NaCl溶液一次性流过，两种膜堆的脱盐率随时间变化情况如下表所示：

表2膜堆C和膜堆D的脱盐率随时间变化情况

需要说明的是，构成膜堆D的双极膜的厚度是膜堆C的两倍，则膜堆D中离子交换基团的含量是膜堆C的两倍。由表2可得，膜堆D的脱盐率在10min 内衰减较少，脱盐性能衰减慢，有利于膜堆D单次脱盐制水总量的提升。

该单次制水量高的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，在具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，能够吸附更多的盐离子，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例4。

一种单次制水量高的双极膜，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：双极膜单位面积下的阳离子交换基团总量为0.16～0.5mmol/cm²，阴离子交换基团总量为0.13～0.5mmol/cm²。该单次制水量高的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，在具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例5。

一种单次制水量高的双极膜，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：阴离子交换膜干膜片的厚度为0.2mm～1.4mm，阳离子交换膜干膜片的厚度为 0.2mm～1.4mm。该单次制水量高的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，在具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例6。

一种单次制水量高的双极膜，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：阴离子交换膜200或者阳离子交换膜100为异相离子交换膜，按质量百分比计，阴离子交换膜200或者阳离子交换膜100中树脂粉的含量大于80％。离子交换膜中树脂粉的含量越高，则离子交换膜中具有的离子交换基团含量越大，制成的双极膜吸附盐离子的能力越强。

本实施例还选用双极膜E和双极膜F构成膜堆E和膜堆F对膜堆的脱盐率进行实验，其中双极膜F选用本实施例的双极膜离子交换膜构成，双极膜F中树脂粉的含量是双极膜E的两倍，两张双极膜的膜面积都为0.2m²。实验步骤为：将两种膜堆分别安装进电去离子装置中，然后分别向膜堆E和膜堆F中以 0.5L/min的流速通入750ppmNaCl溶液，NaCl溶液一次性流过，两种膜堆的脱盐率随时间变化情况如下表所示：

表3膜堆E和膜堆F的脱盐率随时间变化情况

需要说明的是，构成膜堆F的双极膜中树脂粉的含量是构成膜堆E的双极膜的两倍，则膜堆F中离子交换基团的含量是膜堆E的两倍。由表3可得，膜堆F的脱盐率在10min内衰减较少，脱盐性能衰减慢，有利于膜堆F单次脱盐制水总量的提升。

该单次制水量高的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，在具有该双极膜的电去离子装置进行原水脱盐净化时，能够吸附更多的盐离子，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例7。

一种膜堆，由一对电极及设置于电极对之间的至少含有一张单次制水量高的双极膜构成。单次制水量高的双极膜中具有较高的离子交换基团含量，则膜堆中具有较高的离子交换基团含量，在电去离子装置进行原水脱盐净化时，能够吸附更多的盐离子，且脱盐性能衰减慢，使得电去离子装置具有较高的单次制水总量。

实施例8。

一种电去离子装置，具有至少一张单次制水量高的双极膜和电极对。电极对可以为金属电极、碳电极、石墨电极等，也可以为多孔电极。本实施例以具有多孔电极的去离子装置为例进行说明，如图3所示,设置有一对多孔电极构成的电极对，电极与双极膜、双极膜与双极膜之间形成流道。本实施例中，构成双极膜的阴离子交换膜200和阳离子交换膜100为单层膜，干膜厚度为0.7mm，本实施例选用的双极膜厚度较大，具有更多的离子交换基团，双极膜能够吸附更多的盐离子，电去离子装置单次制水量高。需要说明的是，本实施例中，可以含有一张单次制水量高的双极膜，也可以含有2张、3张、4张等其它数量的双极膜，一般以1-50张居多，也可以更多。

本实施例中，多孔电极设置有集电体520，集电体520、多孔材料510和离子交换膜依次层叠组成多孔电极。集电体520由金属、金属合金、石墨、石墨烯、碳纳米管和导电塑料中的一种或多种制备。集电体520可以为片状或板状结构，既能为多孔材料510和离子交换膜提供支撑作用，又能供导电作用。需要说明的是，集电体520、多孔材料510和离子交换膜依次层叠的方式可以是物理夹紧、热贴合固定或者粘结剂粘结，但不局限于这三种方式。

本实施例中，多孔材料510具有孔径在0.5～50nm之间的多孔结构。多孔材料510为活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨、碳纤维、碳布、碳气凝胶、金属粉末、金属氧化物和导电聚合物中的一种或多种制备的导电体。需要说明的是，多孔材料510还可以用其它大比表面导电材料制备，不局限于本实施例中列举的导电材料，但优选比表面大于100m²/g、疏水的导电材料。

多孔电极中的离子交换膜靠近膜堆，多孔电极中的离子交换膜可为阴离子交换膜210或阳离子交换膜110。由于多孔电极中的离子交换树脂靠近膜堆，所以双极膜与多孔电极之间也构成流道，在电去离子装置进行脱盐时产生纯水。本实施例多孔电极中的离子交换膜为单层结构，只具有一张离子交换膜，膜厚为0.7mm。需要说明的是，多孔电极中的离子交换膜类型和厚度可以根据实际需要灵活选择，不局限于本实施例中离子交换膜。

还需要说明的是，构成双极膜的阴离子交换膜200或者阳离子交换膜100 和多孔电极上的阴离子交换膜210或者阳离子交换膜110型号或者厚度等可以是一样的，也可以是不一样的，本实施例中构成膜堆的离子交换膜和多孔电极的离子交换膜选用不一样的离子交换膜。

本实施例中，多孔材料510具有孔径在0.5～50nm之间的多孔结构。多孔材料510为活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨、碳纤维、碳布、碳气凝胶、金属粉末、金属氧化物和导电聚合物中的一种或多种制备的导电体。需要说明的是，多孔材料510还可以用其它大比表面导电材料制备，不局限于本实施例中列举的导电材料，但优选比表面大于100m²/g、疏水的导电材料。

本实施例中，电极对之间设置有多个间隔排列的双极膜，多个双极膜之间的排列方式相同。电极对之间的双极膜可以设置为1至50个。双极膜的数量可以根据需要净化的水质具体选择。本实施例以电极对之间的双极膜设置为2张为例。

本实施例中，一个多孔电极具有阳离子交换膜110，定义为阳膜电极600，另一个多孔电极具有阴离子交换膜210，定义为阴膜电极500；最靠近阳膜电极 600的双极膜中的阴离子交换膜200面向阳膜电极600；最靠近阴膜电极500的双极膜中的阳离子交换膜100面向阴膜电极500。

本发明的电去离子装置，在制水时，所有单通道同时制备水，没有浓水产生。再生时，倒极即可实现再生，再生过程也是单通道进行。因此，本发明的双极膜电去离子装置水路结构简单。

该电去离子装置，重复利用了双极膜的膜面积，电解离子交换的方式大大提高了离子交换的速度和效率。本发明的双极膜电去离子装置，极水中不会产生气体，也不会造成结垢现象。

故该电去离子装置采用多孔电极及双极膜的结构，能够避免现有技术中极水水解产生气体及结垢的问题，且双极膜和多孔电极处的离子交换膜选用的膜片较厚，具有较多的离子交换基团，能够吸附更多的盐离子，使得电去离子装置具有较高的单次制水量。

实施例9。

一种电去离子装置，其它特征与实施例9相同，不同之处在于：如图4所示，多孔电极由集电体和多孔材料层叠形成，没有电极离子交换膜。

本发明的电去离子装置，在制水时，所有单通道同时制备水，没有浓水产生。再生时，倒极即可实现再生，再生过程也是单通道进行。因此，本发明的双极膜电去离子装置水路结构简单。

该电去离子装置，重复利用了双极膜的膜面积，电解离子交换的方式大大提高了离子交换的速度和效率。本发明的双极膜电去离子装置，极水中不会产生气体，也不会造成结垢现象。

故该电去离子装置采用多孔电极及双极膜的结构，能够避免现有技术中极水水解产生气体及结垢的问题，且双极膜和多孔电极处的离子交换膜选用的膜片较厚，具有较多的离子交换基团，能够吸附更多的盐离子，使得电去离子装置具有较高的单次制水量。

实施例10。

一种电去离子装置，其它特征与实施例9相同，不同之处在于：如图5所示，同一双极膜的阳离子交换膜100、多孔电极具有的阳离子交换膜100分别由 3张子阳离子交换膜300贴合构成。同一双极膜的阴离子交换膜200、多孔电极具有的阳离子交换膜100分别由3张子阴离子交换膜400贴合构成。本实施例构成膜堆的子离子交换膜和多孔电极上的子离子交换膜相同。电极对之间的双极膜设置为2张。离子交换膜由多张子离子交换膜构成，则离子交换膜中的离子交换基团更多，使双极膜吸盐能力增强，具有该双极膜的电去离子装置的单次制水量高。

实施例11。

一种提高电去离子装置单次制水量的方法，采用具有单次制水量高的双极膜的电去离子装置进行制水。该方法使用的制备的电去离子装置的双极膜中离子交换基团总量高，在电去离子装置进行脱盐净水时能够吸附较多的盐离子，使得电去离子装置具有较高的单次制水量，避免了电去离子装置频繁再生、制水中断的问题，为用户提供了方便，同时，这种方法不增加流道的数量，系统的体积增加程度小，节省了流道成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。