CN103253744B - 一种淡化海水并提取盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淡化海水并提取盐的方法，包括设置海水容器与析盐容器，分别通过两根管道与析盐容器的连个开口连通；在海水容器的两个管道口处，配合设置有由加速电场和隔离电场组成的两组电场加速器；设置主控模块，启动直流电源，通过一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阳离子与阴离子加速，并分别通过相应的管道汇聚于析盐容器中，形成超饱和溶液时，便析出盐晶体；所述海水容器上部的海水中减少了盐离子，得到淡化海水。本发明所述淡化海水并提取盐的方法，可以克服现有技术中电能消耗量大、制盐产量低与盐水浓度小等缺陷，以实现电能消耗量大、制盐产量高与盐水浓度大的优点。

Description

一种淡化海水并提取盐的方法

技术领域

本发明涉及制盐技术领域，具体地，涉及一种淡化海水并提取盐的方法。

背景技术

海水中的盐是以离子的形式存在的，即阳离子、阴离子。离子是带电的，电子在电场中会被加速，同样离子在电场中也会被加速。人们可用此原理，使海水淡化，同时制得盐。

例如，可以利用电渗析法制得盐。电渗析法指的是在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。电渗析法，放出的盐水比海水浓度高了了许多，但还需要再深加工，才能制取盐。如果想制更高浓度的盐水，即使提高电压，盐水浓度提高有限，电压较高。

另外，在上述技术中，电能消耗较多些。隔离电场，也用电，粒子通过它将浪费电能。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在电能消耗量大、制盐产量低与盐水浓度小等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种淡化海水并提取盐的方法，以实现电能消耗量大、制盐产量高与盐水浓度大的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种淡化海水并提取盐的方法，包括：

a、设置用于盛装海水的海水容器、以及用于在盐溶液浓度超过饱和值时盛装析出所得盐的析盐容器，在所述海水容器的中间部位开设两个开口，在所述析盐容器的两端开设两个开口；

b、将所述海水容器的两个开口，分别通过两根管道与析盐容器的连个开口连通；并在海水容器的两个管道口处，配合设置有由加速电场和隔离电场组成的两组电场加速器；

c、设置主控模块，启动直流电源，通过一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阳离子加速，使阳离子在管道中高速运动，进入小容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阴离子进入海水容器；

同时，通过另一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阴离子加速，使阴离子在管道中高速运动，进入小容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阳离子进入海水容器；

所述阳离子与阴离子汇聚于析盐容器中，形成超饱和溶液时，便析出盐晶体；所述海水容器上部的海水中减少了盐离子，得到淡化海水。

进一步地，以上所述的淡化海水并提取盐的方法，还包括：在所述海水容器的底部，还开设有用于注入海水的海水注入口。

进一步地，所述加速电场为多级电场，每一级电场使同种离子达到预设速度后，进入下一级电场；所述多级电场在主控模块的控制下，按序工作。

进一步地，所述加速电场采用分层设置的网状电极，每层电极包括依次竖向平行排列的负电极与多个正电极；

在多层电极中，当加速的离子接近第一个正极时，第一个正极断开，离子在惯性作用下通过后，第一个正极变为负极；离子再次加速，接近第二个正极时，第二个正极断开，离子再次在惯性作用下通过后，第二个正极变为负极；以此类推，当离子接近最后一个正极时，最后一个正极归零，离子通过，瞬时所有电极变为一负一正的初始状态；每层电极同步变动，使得离子向同一个方向加速；

上述为其中一根管道的加速电场工作方式，在另一根管道中，加速电场的第一个电极为正极，其它电极为负极，执行与上述加速电场同样的工作过程。

进一步地，所述隔离电场包括一个正电极与一个负电极；在同一根管道中，隔离电场的电极与加速电场的电极的方向相反；

当离子通过隔离电场后，便汇聚到析盐容器中，逐渐在析盐容器中形成超饱和溶液，析出盐晶体；在海水容器中，海水逐渐淡化甚至变为淡水。

进一步地，所述主控模块，包括配合设置的电极工作电路与协调电路，所述电极工作电路用于控制各电极的工作，所述协调电路用于协调各电极的工作。

进一步地，所述电极工作电路包括并行设置的多个电极工作支路，其中，每个电极工作支路包括：

控制电路：包括用于控制单一电极工作的电路、及用于协调各电极工作的电路，用于控制振荡电路的频率，使其产生固定的频率，控制单一电极工作、并协调各电极工作；

振荡电路：用于产生最原始的信号，使其所在系统按所产生的信号工作；

计数电路与触发电路：计数电路，用于对振荡电路进行计数，当到一定数数值时，向触发电路发个信号；触发电路，用于将信号传给记忆电路；

信号处理电路：用于当本级电极处于闲置状态时，不在产生信号，从而使计数器处于停止计数状态和信号的重置状态；

记忆电路：用于记住触发电路发来的信号，触发电路每发一次信号，它改变一次状态；记忆电路包括两中状态，为空、工作两种状态；处于工作状态时，使放大电路工作，否则放大电路处于闲置态；

放大电路：用于基于振荡电路产生的信号进行开关，并对来源于振荡电路的信号进行放大；这样振荡电路产生的信号有两个作用，一个作用是对放大电路进行开关，另一作用是放大电路要放大信号；

电源电路：与放大电路连接，电源电路中有一定的电压，它与海水淡化技术中的电极直接相连，使其电极按一定频率，阴阳极间转换。这样，与电源电路相连的放大电路，起着控制其开关的目的，无论其打开或关闭，均没有信号可放大，不能控制电源电路的开关，使其要求进行工作，需再加个放大信号，来解决此问题。

进一步地，所述电场加速器包括离子加速器。

本发明各实施例的淡化海水并提取盐的方法，可以通过配合设置的海水容器、析盐容器与电场加速器，在主控模块的调控下，多次对海水中的盐离子进行加速，只需较低的电压，就可制取高浓度的盐水，甚至盐晶体；同时，随着海水中盐离子的逐步减少，海水逐渐淡化；从而可以克服现有技术中电能消耗量大、制盐产量低与盐水浓度小的缺陷，以实现电能消耗量大、制盐产量高与盐水浓度大的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用于提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明淡化海水并提取盐的方法所用设备的工作原理示意图；

图2为根据本发明淡化海水并提取盐的方法中一条管道中三个电极时主控模块的工作原理示意图；

图3为根据本发明淡化海水并提取盐的方法中离子加速器的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，提供了一种淡化海水并提取盐的方法。如图1-图3所示，本实施例包括：

a、设置用于盛装海水的海水容器、以及用于在盐溶液浓度超过饱和值时盛装析出所得盐的析盐容器，在海水容器的中间部位开设两个开口、并在海水容器的底部开设有用于注入海水的海水注入口，在析盐容器的两端开设两个开口；

b、将海水容器的两个开口，分别通过两根管道与析盐容器的连个开口连通；并在海水容器的两个管道口处，配合设置有由加速电场和隔离电场组成的两组电场加速器(如离子加速器)；

c、设置主控模块，启动直流电源，通过一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阳离子加速，使阳离子在管道中高速运动，进入小容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阴离子进入海水容器；

同时，通过另一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阴离子加速，使阴离子在管道中高速运动，进入小容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阳离子进入海水容器；

这样，阳离子与阴离子汇聚于析盐容器中，形成超饱和溶液时，便析出盐晶体；海水容器上部的海水中减少了盐离子，得到淡化海水。

例如，具体实施时，可以取两个容器，一大一小。小容器用于盛析盐的，当盐溶液超过饱和时，盐就会析出来。大容器用于盛海水。大容器中间部开两个口，小容器上部(下部)开两个口。用两根管子使它们相连。大容器中的管道口处分别放两组电场加速器。每组电场加速器，由两个电场组成，一个称为加速电场，另一个为隔离电场。其中一组的加速电场，对大容器中阳离加速，使其在管道中高速运动，进入小容器；隔离电场使小容器阴离子，不能进入大容器。隔离的电场固定不变，达到隔离离子目的，电场较弱；对离子加速的电场较强，是变换的，离子获得一定速度后，冲过隔离电场，进入小容器。另一组对大容器中的阴离子加速，在管道中向小容器高速移动，隔离电场隔离小容器中阳离子，不能进入管道。最后两种离子汇合到小容器中。

大容器底部再开个口，用于注入海水。盐离子在电场作用下都汇聚到小容器里，大容器上部由于没有了盐离子便达到海水净化目的。小容器由于超过了饱和溶解度，盐便析出来。盐析出后取走。由于海水不断注入，净水从大容器口部流出，盐从小容器取出。便达到了净化海水及制盐的目的。

需要注意的是，在理想状态下，初始状态将会使电极1与电极2之间的离子变为空，即(钠离子、氯离子)变为空。过程结束后，这时电极全部变为负，氯离子将无法进入到一二电之间的区域。这是首级为负，它将阻止其进入，为解决这一问题，需要首级有一个归零状态。当其处在归0状态时，氯化钠(氯离子、钠离子)，将同时进入此区域，然首级再归负，重新进入下一个过程，上面过程周而复始，氯离子将持续不断的进入另一容器。

由于此问题的存在，当氯离子穿过第二电极后，在二极变负时，可将首级即不是阴极也不阴极；以使氯离子进入一二极区域。这时下一个过程开始将不受其影响。

另外，关于分别通过电场为阳离子、阴离子加速从而向一个方向运动的原理，可参见《光使物体运动原理的应用》(刘志刚、王书敏)中的相关说明。这样，在电场加速器中，可以每隔一对电极，放两个环。这两个环，它们套在一起。大的为大环，小的为小环，两环之间有一定距离。里面的环要接近阳离子柱，外面的环要套住阴离子，一排电极两端各有套一环。

电极变化。小环开始一正(图上进气口处环)，其它电极为负，为阳离子加速。开始的正极为阳离子加速，当其穿过下一极，下一极迅速变正，接着为其加速，每当阳离子穿过一个电极时，此电极讯速变正，确保始终为其加速。最后，电极变成了多个负极，一个正极，使离子达到一定的速度，向后飞出。大环用于为阴离子加速，它的过程正好与阳离子电极变化相反，确保为阴离子加速，与正离子保持一个方向。由于它们都向后飞出，经过一定空间时，电子、阳阳离子再次结合，恢复到原子状态。

在图1中，由于离子都向一个方运动，通道内变成了低压区，进气处空气流过来补充。由于光电效应和加速电电场始终存在，它便成了动力装置。

在上述实施例中，加速电场为多级电场，每一级电场使同种离子达到预设速度后，进入下一级电场；多级电场在主控模块的控制下，按序工作。加速电场采用分层设置的网状电极，每层电极包括依次竖向平行排列的负电极与多个正电极；

在多层电极中，当加速的离子接近第一个正极时，第一个正极断开，离子在惯性作用下通过后，第一个正极变为负极；离子再次加速，接近第二个正极时，第二个正极断开，离子再次在惯性作用下通过后，第二个正极变为负极；以此类推，当离子接近最后一个正极时，最后一个正极归零，离子通过，瞬时所有电极变为一负一正的初始状态；每层电极同步变动，使得离子向同一个方向加速；

上述为其中一根管道的加速电场工作方式，在另一根管道中，加速电场的第一个电极为正极，其它电极为负极，执行与上述加速电场同样的工作过程。

在上述实施例中，隔离电场包括一个正电极与一个负电极；在同一根管道中，隔离电场的电极与加速电场的电极的方向相反；当离子通过隔离电场后，便汇聚到析盐容器中，逐渐在析盐容器中形成超饱和溶液，析出盐晶体；在海水容器中，海水逐渐淡化甚至变为淡水。

在上述实施例中，主控模块包括配合设置的电极工作电路与协调电路，电极工作电路用于控制各电极的工作，协调电路用于协调各电极的工作。

这里，协调电路由信号放大电子电路与电流电路两个主要部分组成。由于加速电场各电极间有一定距离，离子通过各电极间的时间不一，通过此系统达到控制电路中的电流，确保离子准确即时通过各电极。可调谐电路，用于产生信号，控制电路的频率；放大电路，用于得到的信号进行放大，信号放大后，控制电路中的开关，使开关在在其控制下，即时按一定频率开关。

每一级电极，都受上一级制约，上一级电极变负时，下下一级电极开始计时，时间到正电极变为负，其它电极都如此。当最后一级电极变负时，过程结束。这时全部变负电极瞬间为正，接着开始下一个过程。

上述主空模块的开关时间可调谐，由于离子通过加速电场的各电极时间不同，做几块相同电路板，每块调成不同频，使其控制主控模块的开关时间，确保离子通过。这种思路设计，计算时用到数据及公式包括：

①W＝q*(U1-u2)，②一个电子的电量e＝1.60*10^-19库，③na22.98976928作为相对原子质量标准的那种碳原子12C的质量是1.9927×10-26kg，它的1/12为1.6606×10-27kg，④氯Cl35.453(2)，⑤盐离子间距为10^-10米键能398kJ/mol；⑥压强：海水、待析盐溶液中的压强；它们是都是盐溶液，待析溶液为饱和时的压强，海水中的压强为不饱和时的压强，它们之间存在着压差，100克水深解30克盐便饱和，饱和盐水压强-海水的压强＝p差；⑦电势差：每组有两个电场，加速电场、隔离电场，加速电场称为电势，隔离电场称为电势，加速电场的电势-隔离电场的电势＝u差，I为流过离子的电量。

计算思路为：1假如每组中的加速电场是N电场，隔离电场是一级电场。计算二者差N^*(多级电场的每一级电势-隔离电场电势)。此时的电流便为流过离子的电量。必须考虑到，海水的压强与待析盐溶液的压强不一致，克服了二者的压强不一致，盐离子才能从海水中流到待析盐溶液。在这个过程需做功，减去后，才是对析出盐做的功。当知道对析出盐做的功，经过一系换算才能求出析盐的质量。

同时，可以要求消耗能量：N^*(多级电场的每一级电势+隔离电场电势)+克服压强差做的功。

以上计算没有考虑键能，由于盐以溶液形式存在，处于离子状态，无需考虑。计算是特别费事，在实际中用处不大，不如通过实验得到数据简便。与其相似装置是电渗析，与此不一致。

电极工作电路包括并行设置的多个电极工作支路，其中，每个电极工作支路包括：

控制电路：包括用于控制单一电极工作的电路、及用于协调各电极工作的电路，用于控制振荡电路的频率，使其产生固定的频率，控制单一电极工作、并协调各电极工作；

振荡电路：用于产生最原始的信号，使其所在系统按所产生的信号工作；

计数电路与触发电路：计数电路，用于对振荡电路进行计数，当到一定数数值时，向触发电路发个信号；触发电路，用于将信号传给记忆电路；

信号处理电路：用于当本级电极处于闲置状态时，不在产生信号，从而使计数器处于停止计数状态和信号的重置状态；

记忆电路：用于记住触发电路发来的信号，触发电路每发一次信号，它改变一次状态；记忆电路包括两中状态，为空、工作两种状态；处于工作状态时，使放大电路工作，否则放大电路处于闲置态；

放大电路：用于基于振荡电路产生的信号进行开关，并对来源于振荡电路的信号进行放大；这样振荡电路产生的信号有两个作用，一个作用是对放大电路进行开关，另一作用是放大电路要放大信号；

电源电路：与放大电路连接，电源电路中有一定的电压，它与海水淡化技术中的电极直接相连，使其电极按一定频率，阴阳极间转换。这样，与电源电路相连的放大电路，起着控制其开关的目的，无论其打开或关闭，均没有信号可放大，不能控制电源电路的开关，使其要求进行工作，需再加个放大信号，来解决此问题。

在上述电极工作电路中，为了完成工作，需要各电路协调工作。这时需要有一条协调它们的电路，协调电路相当于神经中枢。

例如，如图2所示，以其中的一条管道为例：初始状态及工作状态时，经分析，都是只有一个阳极，其它为阴极。假如有3个电极，把阴极状态当作0，阳极状态当作1，断电时为2。据上面分析，它出现这样排列011、201、200即完成一次循环。用三个信号即可控制其工作，第一级为阴极，当离子过首个正极后，它变为无电状态，从而使海水的离子进入一级与二级电极之间区域，避免无离子可加局面，当正极全负时，回到原先状态。这样，要完成此工作，按排列组合计算就要6个信号，每个信号使所有电极呈一种状态，发6个信号，就能完成一次工作。

在上述实施例中，第一级电路，由于始终保持为或正或负，要加速的离子，有可能进入不了管道。这时便出现无离子可加的局面，让其归无电状态(即不是正极，也不是负极状态)，盐离子便能进入一极与二极间的电场区域，从而解决离子不能进入的问题。完成一次离子加速后，使电极全部回到初始状态，进行下一次加速。

处于工作状态的电路，停止工作时，它向此电路发个信号，本电路便知道它已完成工作，下面由它下一级电路来工作。收到信号后，同时发出处于工作状态电路停止工作，其下一级电路开始工作的信号。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，包括：

a、设置用于盛装海水的海水容器、以及用于在盐溶液浓度超过饱和值时盛装析出所得盐的析盐容器，在所述海水容器的中间部位开设两个开口，在所述析盐容器的两端开设两个开口；

b、将所述海水容器的两个开口，分别通过两根管道与析盐容器的两个开口连通；并在海水容器的两个管道口处，配合设置有由加速电场和隔离电场组成的两组电场加速器；

c、设置主控模块，启动直流电源，通过一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阳离子加速，使阳离子在管道中高速运动，进入析盐容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阴离子进入海水容器；

同时，通过另一组电场加速器，对海水容器所盛装海水中的阴离子加速，使阴离子在管道中高速运动，进入析盐容器；该组电场加速器中的隔离电场，阻止析盐容器中的阳离子进入海水容器；

所述阳离子与阴离子汇聚于析盐容器中，形成超饱和溶液时，便析出盐晶体；所述海水容器上部的海水中减少了盐离子，得到淡化海水；

所述加速电场为多级电场，每一级电场使同种离子达到预设速度后，进入下一级电场；所述多级电场在主控模块的控制下，按序工作。

2.根据权利要求1所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，还包括：在所述海水容器的底部，还开设有用于注入海水的海水注入口。

3.根据权利要求1所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，所述加速电场采用分层设置的网状电极，每层电极包括依次竖向平行排列的负电极与多个正电极；

其中一根管道的加速电场工作方式：在多层电极中，当加速的离子接近第一个正极时，第一个正极断开，离子在惯性作用下通过后，第一个正极变为负极；离子再次加速，接近第二个正极时，第二个正极断开，离子再次在惯性作用下通过后，第二个正极变为负极；以此类推，当离子接近最后一个正极时，最后一个正极归零，离子通过，瞬时所有电极变为一负一正的初始状态；每层电极同步变动，使得离子向同一个方向加速；

在另一根管道中，加速电场的第一个电极为正极，其它电极为负极，执行与第一根管道的加速电场同样的工作过程。

4.根据权利要求1所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，所述隔离电场包括一个正电极与一个负电极；在同一根管道中，隔离电场的电极与加速电场的电极的方向相反；

当离子通过隔离电场后，便汇聚到析盐容器中，逐渐在析盐容器中形成超饱和溶液，析出盐晶体；在海水容器中，海水逐渐淡化甚至变为淡水。

5.根据权利要求1所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，所述主控模块，包括配合设置的电极工作电路与协调电路，所述电极工作电路用于控制各电极的工作，所述协调电路用于协调各电极的工作。

6.根据权利要求5所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，所述电极工作电路包括并行设置的多个电极工作支路，其中，每个电极工作支路包括：控制电路：包括用于控制单一电极工作的电路、及用于协调各电极工作的电路，用于控制振荡电路的频率，使其产生固定的频率，控制单一电极工作、并协调各电极工作；

振荡电路：用于产生最原始的信号，使其所在系统按所产生的信号工作；

计数电路与触发电路：计数电路，用于对振荡电路进行计数，当到一定数值时，向触发电路发个信号；触发电路，用于将信号传给记忆电路；

信号处理电路：用于当本级电极处于闲置状态时，不再产生信号，从而使计数器处于停止计数状态和信号的重置状态；

记忆电路：用于记住触发电路发来的信号，触发电路每发一次信号，它改变一次状态；

记忆电路包括两种状态，为空、工作两种状态；处于工作状态时，使放大电路工作，否则放大电路处于闲置态；

放大电路：用于基于振荡电路产生的信号进行开关，并对来源于振荡电路的信号进行放大；

电源电路：与放大电路连接，电源电路中有一定的电压，它与海水淡化技术中的电极直接相连，使其电极按一定频率，阴阳极间转换。

7.根据权利要求1所述的淡化海水并提取盐的方法，其特征在于，所述电场加速器包括离子加速器。