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目前市场上家用净水器种类繁多,但是基于膜电容去离子技术的家用净水器市场上尚未出现。膜电容去离子技术具有能耗低,无二次污染,操作简便,无需酸碱再生等优点。课题的主要研究内容是设计并制作基于膜电容去离子技术的家用净水器,并对其性能进行初步研究。 首先对MCDI处理单元进行设计及初步研究。确定膜电容去离子装置所需的各种材料,设计并制作处理单元。将5个处理单元串联并进行试验,确定能适应市场需求的装置参数,包括内部结构参数和外部运行参数。内部参数主要包括活性炭纤维比表面积、电极间距。外部参数包括处理水流量,电压,温度。试验结果表明,当装置的活性炭纤维比表面积为1600 m2/g,电极间距为1.5 mm,电压为2.0 V时,处理效果较好。流量为350 mL/min时MCDI装置的处理效果较100mL/min差,但是更符合市场需求。一定范围内的温度变化对该装置去除效果的影响很小。将MCDI处理单元数从5个增至40个后,离子去除率由12.73%增至62.32%。 其次对MCDI处理单元改进与研究以减小整个装置的体积和重量。对改进后的MCDI处理单元进行进一步的研究。对电压、流量、单元数这三个外部因素进行正交试验。数据表明,单元数对处理效率的影响最大,而电压对处理效率的影响较小。通过对施加不同电源的比较研究,最终选用LM317和LM337和集成电路制作电源并将其接地,该电源可以在正负极稳定地施加±1.0 V的电压。对MCDI装置进行连续吸附-脱附试验以测试电极的性能并算出其产水率。试验表明,该装置的产水率能达到75%。为了利用最少的MCDI处理单元使处理效率最大化,对其连接方式进行试验研究。通过不同数日的MCDI处理单元的串并联试验,确定最终的连接方式。将6个MCDI处理单元分为3组,每组2个串联,3组之间并联连接。 然后确定MCDI净水装置的预处理和杀菌方式。采用活性炭颗粒作为前置过滤以去除其中的颗粒物和胶体等。采用紫外杀菌方式对出水进行灭菌,试验表明在400 mL/min的流量下,该紫外灯能杀死80%左右的细菌。 最后对MCDI净水装置进行组装,之后进行性能测试。在350 mL/min和400mL/min的流量下,出水电导率分别为59.6μS/cm和62.3μS/cm,远低于之前设定的电导率指标。