CN101462786A - 海水脱盐方法 - Google Patents
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Abstract
海水脱盐方法，它涉及一种脱盐方法。本发明解决了现有海水脱盐方法导致膜材料容易污染、能耗高的问题。本方法如下：将海水在海水分解电压之下通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐。本发明利用脱盐电子膜的充放电实现离子的富集与释放，因此本方法所用的脱盐电子膜能够反复利用，不会受到污染。本发明用于制作脱盐电子膜的材料成本较低，采用具有良好导电性且不易发生电化学反应的无机材料，在处理海水的过程中节约了成本，本方法脱盐电子膜的工作电压较低，海水脱盐过程中的能耗非常低。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱盐方法。
背景技术
目前脱除海水中的盐依靠于膜，而膜技术是当代新型高效分离技术，它具有高效、节能、过程易控制、操作方便、环境友好、易与其他技术集成等优点。膜是膜技术的核心。膜的形态结构与其分离性能密切相关。对于包括反渗透、纳滤、超滤、微滤、电渗析、渗析等液体分离膜过程在使用中最大的问题是膜污染和劣化。膜的污染是指由于在膜表面上形成了附着层或膜孔堵塞等外部因素导致了膜性能变化。膜的劣化是指膜自身发生了不可逆转的变化等内部因素导致了膜性能的变化，现有海水脱盐方法导致膜材料容易污染的问题十分严重，并且现有海水脱盐方法能耗过高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有海水脱盐方法导致膜材料容易污染、能耗高的问题，提供了一种海水脱盐方法。
本发明第一种海水脱盐方法按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜按同心圆排列或平行排列，相邻脱盐电子膜分别接不同的电源电极，所述的脱盐电子膜为同膜同号电子膜。
本发明中所述的同膜同号电子膜为无孔脱盐电子膜、孔型脱盐电子膜、丝网状脱盐电子膜或网孔状脱盐电子膜；所述的孔型脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成，所述的孔型脱盐电子膜为方孔型脱盐电子膜或圆孔型脱盐电子膜；所述的丝网状脱盐电子膜为由丝状材料制成的方孔状脱盐电子膜，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料；所述的网孔状脱盐电子膜由丝状材料编织制成，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料；所述的无孔脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成。
本发明第二种海水脱盐方法按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜为同膜异号电子膜，同膜异号电子膜为由丝状材料连接而成的平面网状膜，其中丝状材料等距交替相连，连接处用绝缘体隔离；同膜异号电子膜中相邻丝状材料分别接不同的电源电极。
本发明方法将脱盐电子膜接到电源上，形成正负脱盐电子膜极，脱盐电子膜既不承受高压载荷，也不工作在发生电极反应的状态，而是在分解电压之下运行，依靠带有异号电荷的高密度网络形成电场，使海水中离子在电场作用下被脱盐电子膜吸附，从而达到除盐淡化的目的。因为本发明利用脱盐电子膜的充放电实现离子的富集与释放。当脱盐电子膜充电时，溶液中离子富集在脱盐电子膜表面；脱盐电子膜放电时，离子脱离脱盐电子膜，使得脱盐电子膜恢复吸附能力，因此本方法所用的脱盐电子膜能够反复利用，不会受到污染。
本发明用于制作脱盐电子膜的材料成本较低，采用具有良好导电性且不易发生电化学反应的无机材料，在处理海水的过程中节约了成本，本方法脱盐电子膜的工作电压较低，海水脱盐过程中的能耗非常低。
附图说明
图1是具体实施方式一中不同电压下电吸附曲线图，图中
表示电压为2.5V的电吸附曲线，
表示电压为1.6V的电吸附曲线，
表示电压为1.5V的电吸附曲线。图2是具体实施方式一中不同流速下电吸附曲线图，图中
表示流速为6ml/s的电吸附曲线，
表示流速为10ml/s的电吸附曲线。图3是具体实施方式十中串行式水路结构示意图，图中a表示脱盐电子膜，箭头方向为水流方向。图4是具体实施方式十一中并行式水路结构截面示意图，图中b表示脱盐电子膜，箭头方向为水流方向。图5是具体实施方式十二中串行式水路结构示意图，图中c表示脱盐电子膜，h表示脱盐电子膜厚度，d表示脱盐电子膜间距，箭头方向为水流方向。图6是具体实施方式十三中并行式水路结构示意图，图中a表示脱盐电子膜，h表示脱盐电子膜厚度，d表示脱盐电子膜间距，箭头方向为水流方向。图7是具体实施方式十七中丝网状脱盐电子膜的结构示意图。图8是具体实施方式二十中网孔状脱盐电子膜的结构示意图。图9是具体实施方式三十二中同膜异号电子膜的结构示意图，e表示绝缘体，f表示带正电荷的孔壁，g表示带负电荷的孔壁。图10是具体实施方式三十四中同膜异号电子膜的结构示意图。图11是具体实施方式三十五中同膜异号电子膜的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜按同心圆排列或平行排列，相邻脱盐电子膜分别接不同的电源电极，所述的脱盐电子膜为同膜同号电子膜。
图1是不同电压下电吸附曲线，图2是不同流速下电吸附曲线，由图1和图2看出在高电压、低流速条件下，除盐效果好。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的同膜同号电子膜为无孔脱盐电子膜、孔型脱盐电子膜、丝网状脱盐电子膜或网孔状脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在电压为0.5V～3V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在电压为1.4V～1.7V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在电压为1.6V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在流速为1ml/s～100ml/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在流速为100ml/s～990ml/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在流速为500ml/s～1L/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是将海水在流速为1L/s～99L/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是海水采用串行式水路结构通过由14个平行的脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
图3是本实施方式中串行式水路结构示意图，图中箭头方向为水流方向。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是海水采用并行式水路结构通过由8个平行的脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
图4是本实施方式中并行式水路结构截面示意图，图中箭头方向为水流方向。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是海水采用串行式水路结构通过6个同心圆的脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
图5是本实施方式中串行式水路结构示意图，图中箭头方向为水流方向。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是海水采用并行式水路结构通过6个同心圆的脱盐电子膜。其它与具体实施方式一相同。
图6是本实施方式中并行式水路结构示意图，其中箭头方向为水流方向。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的孔型脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成，所述的孔型脱盐电子膜为方孔型脱盐电子膜或圆孔型脱盐电子膜。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十四不同的是方孔型脱盐电子膜的方孔边长与方孔型脱盐电子膜的厚度比为1～2：1，圆孔型脱盐电子膜的直径与圆孔型脱盐电子膜的厚度比为0.7～1：1。其它与具体实施方式十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十四不同的是所述的孔型脱盐电子膜由活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管、钛网、镀镍的铜制成。其它与具体实施方式十四相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的丝网状脱盐电子膜为由丝状材料制成的方孔状脱盐电子膜，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料。其它与具体实施方式二相同。
图7是本实施方式中丝网状脱盐电子膜的结构示意图。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十七不同的是所述的丝网状脱盐电子膜的方孔边长与丝状材料直径比为0.5～1.25：1。其它与具体实施方式十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十七不同的是所述的丝网状脱盐电子膜由活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管、钛网、镀镍的铜制成。其它与具体实施方式十七相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的网孔状脱盐电子膜由丝状材料编织制成，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料。其它与具体实施方式二相同。
图8是本实施方式中网孔状脱盐电子膜的结构示意图。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式二十不同的是所述的丝网状脱盐电子膜中方孔边长与丝状材料直径比为0.75～1.26：1。其它与具体实施方式二十相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式二十不同的是所述的丝状材料为活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管、钛网、镀镍的铜或镀镍的铝。其它与具体实施方式二十相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式二不同的是所述的无孔脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式二十三不同的是所述的丝网状脱盐电子膜由活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管、钛网、镀镍的铜或镀镍的铝制成。其它与具体实施方式二十三相同。
具体实施方式二十五：本实施方式中海水脱盐方法按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜为同膜异号电子膜，同膜异号电子膜为由丝状材料连接而成的平面网状膜，其中丝状材料等距交替相连，连接处用绝缘体隔离；同膜异号电子膜中相邻丝状材料分别接不同的电源电极。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是所述的丝状材料为活性炭、石墨、碳纤维、碳纳米管、钛网、镀镍的铜或镀镍的铝。其它与具体实施方式二十五相同。其它与具体实施方式二十相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是将海水在电压为0.5V～3V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是将海水在电压为1.4V～1.7V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是将海水在电压为1.6V的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式三十：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是将海水在流速为1ml/s～990ml/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式三十一：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是将海水在流速为500ml/s～99L/s的条件下通过一组脱盐电子膜。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式三十二：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是同膜异号电子膜的网孔为菱形孔，菱形孔锐角θ为5°～60°。其它与具体实施方式二十五相同。
图9是本实施方式中同膜异号电子膜的结构示意图。
具体实施方式三十三：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是同膜异号电子膜的网孔为菱形孔，菱形孔锐角θ为30°，菱形孔边长与同膜异号电子膜的膜厚度比为0.35～4：1。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式三十四：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是同膜异号电子膜的网孔为椭圆形孔。其它与具体实施方式二十五相同。
图10是本实施方式中同膜异号电子膜的结构示意图。
具体实施方式三十五：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是同膜异号电子膜的网孔为圆形孔。其它与具体实施方式二十五相同。
图11是本实施方式中同膜异号电子膜的结构示意图。
Claims (7)
1、一种海水脱盐方法，其特征在于按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜按同心圆排列或平行排列，相邻脱盐电子膜分别接不同的电源电极，所述的脱盐电子膜为同膜同号电子膜。
2、根据要求1所述的海水脱盐方法，其特征在于所述的同膜同号电子膜为无孔脱盐电子膜、孔型脱盐电子膜、丝网状脱盐电子膜或网孔状脱盐电子膜。
3、根据要求2所述的海水脱盐方法，其特征在于所述的孔型脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成，所述的孔型脱盐电子膜为方孔型脱盐电子膜或圆孔型脱盐电子膜。
4、根据要求2所述的海水脱盐方法，其特征在于所述的丝网状脱盐电子膜为由丝状材料制成的方孔状脱盐电子膜，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料。
5、根据要求2所述的海水脱盐方法，其特征在于所述的网孔状脱盐电子膜由丝状材料编织制成，其中所述的丝状材料为碳材料、惰性金属材料或金属材料。
6、根据要求2所述的海水脱盐方法，其特征在于所述的无孔脱盐电子膜由碳材料、惰性金属材料或金属材料制成。
7、一种海水脱盐方法，其特征在于按以下步骤进行海水脱盐：将海水在海水分解电压之下，采取串行式水路结构或并行式水路结构通过一组脱盐电子膜，即完成海水脱盐；其中脱盐电子膜为同膜异号电子膜，同膜异号电子膜为由丝状材料连接而成的平面网状膜，其中丝状材料等距交替相连，连接处用绝缘体隔离；同膜异号电子膜中相邻丝状材料分别接不同的电源电极。
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