CN102765786A - 一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置。本发明是为了解决现有同类技术存在去除盐离子的作用效果不明显、不具有实际应用意义的缺陷。技术方案要点：特征是在待淡化海水处设置一个按磁场强度上强下弱分布的非均匀磁场，在磁场中设置一竖向布置的转动空心圆筒，空心圆筒下端口作为处于待淡化海水水面下的进水口、其上部设有出水口，空心圆筒转动使得筒内的海水在空心圆筒内壁带动下旋转，靠近空心圆筒内壁的海水沿空心圆筒内壁上升、然后从空心圆筒上部出水口流出、这时筒内海水水面呈中间低四周高的弧形状，收集从空心圆筒出水口流出的水便为淡化水。其装置由对应安装的机架、非均匀磁场产生装置、空心圆筒、轴承、电机、传动机构等构成。

Description

一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置

技术领域

本发明涉及海水淡化方法及其设备、特别是一种磁分离方式从海水中分离出淡水的方法及其装置。

背景技术

众所周知，地球上水的总储量中海水占97.3%，淡水只占2.7%。由于海水是含有                                                

、

、等多种盐离子的苦咸水，不能直接供人类使用。而淡水中有三分之二在冰川雪原，也不能直接供人类使用，人类可利用的江、河、湖、泊及地下水的总量仅占地球总水量中极微小的比例。在人类活动的淡水分配中农业灌溉占67%、工业生产占23%、市政民用占10%。本世纪以来，随着全球人口数量的激增，农业用水量增长了5倍，工业用水量增长了26倍，市政民用水量增长了18倍。随着陆地淡水需求日益紧张，世界上目前约有三分之一的人生活在淡水资源缺乏的环境中，按现在的用水速度，三十年后贫水人口数将可能达到三分之二。为此，人们已采用过各种不同方法尝试从取之不尽的海水中得到可以利用的淡水。

目前已有的海水淡化方法中，有冰冻法、蒸发法、电渗析法，但要消耗大量能源；有反渗透法，虽然耗能较省，但也要有数拾到上百大气压的压力源，且滤膜的成本高，易老化；有太阳能淡化法，但需要昂贵庞大的设备；都不适用于需要量大价廉的淡水的民用需求；有磁分离法、电分离法、磁镜法，具有不需要昂贵和庞大设备的、耗能少、处理量大的优点，但技术上并不成熟，还无法付诸实际使用。

利用磁镜原理进行海水淡化的思路，是通过设置一个成强弱梯度的非均匀磁场，让海水沿着磁场强度较弱的一端流向磁场强度较强的一端，海水中的

、、

等盐离子，在磁场的作用下绕流向轴线作回旋运动，并在洛伦兹力的作用下，其沿流向轴线运动的速度逐渐减小，最后变为零，即

、

、等盐离子无法通过磁场强度较强的区域，而会滞留在磁场强度较弱的区域，这样从磁场强度较强的一端流出的就是淡化的水。

中国专利申请第87100164.0号的液体盐离子筛，就是一种利用磁镜原理可以进行海水淡化的较早技术方案。结构原理是由一组磁镜和装有进出液体管的空腔组成，磁镜形成非均匀磁场，进液体口位于较强磁场处，经处理后的去盐离子水出口位于强磁场处，高浓度盐离子液体出口位于弱磁场处，处理的液体以一定速率沿着进液体口进入空腔处理后并从去盐离子水出口流出，处理液体中的盐离子，在磁场的作用下绕流向轴线作回旋运动，并在洛伦兹力的作用下，其沿流向轴线运动的速度逐渐减小，最后变为零，然后盐离子向弱磁场区域移动，高浓度盐离子液体从高浓度盐离子液体出口排除。这一技术方案的缺陷是：一是盐离子在不均匀磁场的回旋运动速度会因液体阻力而逐渐减弱为零，这时回旋运动速度为零的盐离子则不受洛伦兹力作用，而随液体从去盐离子水出口流出，使去盐离子作用失效；二是一股沿着进液体口进入空腔处理后从去盐离子水出口流出的液体中，绕流向轴线作回旋运动的盐离子的回旋运动速度并不均匀，越靠近流向轴线的盐离子其回旋运动速度越小，回旋运动速度过小时受洛伦兹力作用就不明显，这些盐离子同样会随液体从去盐离子水出口流出，使去盐离子作用收效不佳。

中国专利申请第200410029565.9号的磁镜海水淡化装置及方法，装置包括水泵、磁镜和螺旋水管。磁镜产生梯度磁场，螺旋水管处在磁镜的梯度磁场中，水泵驱动海水沿螺旋水管由弱场向强场方向运动，利用梯度磁场只反射盐离子不反射水分子的特性将盐离子与水分子分离开来，实现海水淡化。出水口设有分水板，将出水口分成淡水出口和浓盐水出口，淡水和浓盐水分别由淡水出口和浓盐水出口流出。这个技术方案的构思是通过水泵让海水水流沿螺旋水管输送，使海水水流在梯度磁场中作回旋运动并通过外力维持这种回旋运动，以解决海水中的盐离子的回旋运动速度会因液体阻力而逐渐减弱为零的问题，但由于盐离子被限制在螺旋水管中受水泵强力推进，所以盐离子不会向磁场强度弱的螺旋水管进水端回游，但在螺旋水管出水口处，由于磁场强度差别甚微，所以由螺旋水管出水口分隔为上下层来分开淡水和浓盐水，这种海水淡化方式可以说，并不可能产生出明显效果和实际意义。

发明内容

为了克服现有同类利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置存在去除盐离子的作用效果不明显、不具有实际应用意义的缺陷，本发明的主要目的是提供一种改进的利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置，可以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法，其特征是：在待淡化海水处设置一个按磁场强度上强下弱分布的非均匀磁场，在非均匀磁场中设置一作竖向布置的转动的空心圆筒，空心圆筒的下端口作为进水口、其上部设有出水口，让空心圆筒的进水口处于待淡化海水水面下、使待淡化海水进入到空心圆筒内，空心圆筒转动时、空心圆筒内的海水在空心圆筒内壁带动下旋转，靠近空心圆筒内壁的海水沿空心圆筒内壁上升、然后从空心圆筒上部出水口流出、这时空心圆筒内的海水水面呈中间低四周高的弧形状，收集从空心圆筒上部出水口流出的水便为淡化水。

上述技术方案的空心圆筒的具体转动速度，可以按能够达到空心圆筒内的海水水面能够明显呈现中间低四周高的弧形状来确定。

一种上述技术方案利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是：包括机架、非均匀磁场产生装置、空心圆筒、轴承、电机、传动机构，其中非均匀磁场产生装置安装在机架上、并按磁场强度上强下弱方式布置，空心圆筒通过轴承转动配合在机架上，电机固定安装在机架上，电机通过传动机构与空心圆筒作驱动配合，空心圆筒的下端口作为处于待淡化海水水面下的进水口、其上部设有出水口，机架上在空心圆筒出水口的外侧设置有淡化水导出通道。

上述技术方案的非均匀磁场产生装置，可以是由设置在空心圆筒外侧的线圈绕架和缠绕在线圈绕架外侧的电磁线圈构成，电磁线圈的缠绕层数按上多下少分布；或者由设置在空心圆筒上方的永磁体构成；或者由设置在空心圆筒上方的电磁铁芯及其上的电磁线圈构成。

上述技术方案的空心圆筒出水口，可以是开设在空心圆筒上部筒壁上作环形布置的若干个出水孔。

上述技术方案的传动机构，可以是齿轮传动机构、链轮传动机构或皮带传动机构等。

上述技术方案的机架可以是一个封闭空腔体，设置在空心圆筒外侧的线圈绕架和缠绕在线圈绕架外侧的电磁线圈所构成的非均匀磁场产生装置可以设置在封闭空腔体的空腔内；电机和传动机构也可以设置在封闭空腔体的空腔内。

上述技术方案的轴承的轴承座外侧可以设置有隔水密封圈，淡化水导出通道与空心圆筒出水口的配合处可以设置有隔水密封圈。

本发明的有益效果是：由于在一个按磁场强度上强下弱分布的非均匀磁场中，设置一作竖向布置的转动的空心圆筒，空心圆筒的下端进水口处于待淡化海水水面下、其上部设有出水口，进入到空心圆筒内的海水在空心圆筒内壁带动下旋转，液面在重力、离心力的联合作用下，形成以沿垂线为轴心的旋转曲面，靠近空心圆筒内壁的海水沿空心圆筒内壁上升、然后从空心圆筒出水口流出而得到淡化，这样海水中盐离子的回旋运动速度便能够得到持续而不会因液体阻力而逐渐减弱为零，盐离子因持续受磁场洛伦兹力作用而往下流向并聚集于磁场强度较弱区域，不会上升而从空心圆筒出水口流出，所以本发明利用磁镜原理进行海水淡化的效果大大优于现有技术方案；由于在淡化过程，空心圆筒内的海水水面呈中间低四周高的弧形状，总是靠近空心圆筒内壁沿内壁上升的海水才会首先到达出水口而流入淡化水导出通道，处于空心圆筒内中间位置的海水不会到达出水口，而那些靠近空心圆筒内壁的海水正是旋转速度最高、盐离子受磁场洛伦兹力作用最明显的，即去盐离子最干净的，所以本发明的海水淡化程度特别高；由于空心圆筒内的海水是在空心圆筒内壁带动下旋转并上升，没有受水泵一类的外力强行推进，且空心圆筒内中间是一个上升力较小的过渡区，所以盐离子往下流向磁场强度较弱区域比较顺畅，有助于保证对海水的高度淡化处理过程。本发明构思奇妙，具有简单、高效特点，适于推广应用。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的剖视示意图。

图2是本发明另一种实施例的剖视示意图。

图中：1、待淡化海水；2、非均匀磁场；3、空心圆筒；4、进水口；5、出水口；6、海水；7、空心圆筒内的海水水面；8、机架；9、非均匀磁场产生装置；10和11、轴承；12、电机；13、传动机构；14、淡化水导出通道；15、线圈绕架；16、电磁线圈；17、空腔；18和19、隔水密封圈；20、非均匀磁场产生装置；21、空心圆筒；22、电机；23、传动机构；24、机架；25、空腔；26、淡化水导出通道。 

具体实施方式

参照图1，本利用磁镜原理进行海水淡化的方法，其特征是：在待淡化海水1处设置一个按磁场强度上强下弱分布的非均匀磁场2，在非均匀磁场2中设置一作竖向布置的转动的空心圆筒3，空心圆筒3的下端口作为进水口4、其上部设有出水口5，让空心圆筒3的进水口4处于待淡化海水1水面下、使待淡化海水1进入到空心圆筒3内，空心圆筒3转动时、空心圆筒3内的海水6在空心圆筒3内壁带动下旋转，靠近空心圆筒3内壁的海水沿空心圆筒3内壁上升、然后从空心圆筒3上部出水口5流出、且这时空心圆筒3内的海水水面7是呈中间低四周高的弧形状，收集从空心圆筒3上部出水口5流出的水便为淡化水。

本上述利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是：包括机架8、非均匀磁场产生装置9、空心圆筒3、轴承10和11、电机12、传动机构13，其中非均匀磁场产生装置9安装在机架8上、并按磁场强度上强下弱方式布置，空心圆筒3通过轴承10和11转动配合在机架8上，电机12固定安装在机架8上，电机12通过传动机构13与空心圆筒3作驱动配合，空心圆筒8的下端口作为处于待淡化海水1水面下的进水口4、其上部设有出水口5，机架8上在空心圆筒3出水口5的外侧设置有淡化水导出通道14。

另外，非均匀磁场产生装置9是由设置在空心圆筒3外侧的线圈绕架15和缠绕在线圈绕架15外侧的电磁线圈16构成；空心圆筒3的出水口5是开设在空心圆筒3上部筒壁上作环形布置的若干个出水孔；传动机构13是齿轮传动机构；机架8是一个封闭空腔体，线圈绕架15和电磁线圈16所构成的非均匀磁场产生装置9设置在封闭空腔体的空腔17内；轴承10和11的轴承座外侧设置有隔水密封圈18等，淡化水导出通道14与空心圆筒3出水口5的配合处设置有隔水密封圈19。

当空心圆筒3受电机12驱动旋转时，靠近空心圆筒3内壁的海水沿空心圆筒3内壁旋转并上升、然后从空心圆筒3上部出水口5流出，在这个过程，靠近空心圆筒3内壁的海水中的盐离子受非均匀磁场2的洛伦茨力作用而往下游动到磁场强度较弱的海水区域中，从出水口5流出的水便为淡化水。

参照图2，本利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置，与图1的利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置比较，差别在于非均匀磁场产生装置20是一安装在空心圆筒21上方的永磁体（或电磁铁及其电磁线圈），电机22和传动机构23安装在机架24的空腔25内，淡化水导出通道26处于机架24的顶部。其他构成特点和淡化过程与图1的利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置基本相同。

Claims (7)

1.一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法，其特征是：在待淡化海水处设置一个按磁场强度上强下弱分布的非均匀磁场，在非均匀磁场中设置一作竖向布置的转动的空心圆筒，空心圆筒的下端口作为进水口、其上部设有出水口，让空心圆筒的进水口处于待淡化海水水面下、使待淡化海水进入到空心圆筒内，空心圆筒转动时、空心圆筒内的海水在空心圆筒内壁带动下旋转，靠近空心圆筒内壁的海水沿空心圆筒内壁上升、然后从空心圆筒上部出水口流出、这时空心圆筒内的海水水面呈中间低四周高的弧形状，收集从空心圆筒上部出水口流出的水便为淡化水。

2.按权利要求1所述的利用磁镜原理进行海水淡化的方法，其特征是所述空心圆筒的转动速度是按能够达到所述空心圆筒内的海水水面呈现中间低四周高的弧形状来确定。

3.一种权利要求1或2所述的利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是：包括机架、非均匀磁场产生装置、空心圆筒、轴承、电机、传动机构，其中非均匀磁场产生装置安装在机架上、并按磁场强度上强下弱方式布置，空心圆筒通过轴承转动配合在机架上，电机固定安装在机架上，电机通过传动机构与空心圆筒作驱动配合，空心圆筒的下端口作为处于待淡化海水水面下的进水口、其上部设有出水口，机架上在空心圆筒出水口的外侧设置有淡化水导出通道。

4.按权利要求3所述的利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是所述非均匀磁场产生装置是由设置在空心圆筒外侧的线圈绕架和缠绕在线圈绕架外侧的电磁线圈构成，其电磁线圈的缠绕层数按上多下少分布，或者由设置在空心圆筒上方的永磁体构成，或者由设置在空心圆筒上方的电磁铁芯及其上的电磁线圈构成。

5.按权利要求3或4所述的利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是所述空心圆筒的出水口是开设在空心圆筒上部筒壁上作环形布置的若干个出水孔。

6.按权利要求3或4所述的利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是所述机架是一个封闭空腔体，所述设置在空心圆筒外侧的线圈绕架和缠绕在线圈绕架外侧的电磁线圈所构成的非均匀磁场产生装置是设置在封闭空腔体的空腔内。

7.按权利要求3或4所述的利用磁镜原理进行海水淡化的装置，其特征是所述机架是一个封闭空腔体，所述构成的非均匀磁场产生装置是一安装在空心圆筒上方的永磁体或电磁铁及其电磁线圈，所述电机和传动机构安装在机架的空腔内，所述淡化水导出通道处于机架的顶部。

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