CN105692822B - 一种海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海水淡化装置，包括进水管道，所述进水管道的出水端连接有一扁平状管道，所述扁平状管道具有两相对的扁平面，此两个扁平面上具有极性相反的电荷，从而在此两个扁平面之间形成高压电场，所述扁平状管道的出水端连接有高盐海水出水管和淡水出水管，所述高盐海水出水管具有相互连通呈U型的第一支管道、第二支管道以及供所述第一支管道和所述第二支管道内的高盐海水汇合流出的出水口，所述高盐海水出水管套设在所述扁平状管道内，所述淡水出水管插设在所述第一支管道和所述第二支管道之间且位于所述扁平状管道的出水端的中部。本发明一种海水淡化装置，不仅结构紧凑简单、设计合理，而且海水淡化效果好，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及的是一种海水淡化装置。
背景技术
随着工业的快速发展，用水量越来越大，很多地区的水资源变得缺乏。水资源的缺乏影响了工业的发展，甚至影响了居民正常生活。我国是世界上水资源缺乏的国家之一，近些年来，由于环境污染导致了淡水资源急剧减少，严重影响了社会的稳定进步。淡水资源短缺已经是一个全球性的问题，如何合理使用有限的淡水资源是世界各国都非常关注的问题。
目前国内外的海水淡化方法比较多，包括蒸馏法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效法、电渗析法等。
蒸馏法是蒸馏淡化过程，实质就是水蒸气的形成过程，其原因如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨。
冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳。
反渗透法通常又称超过滤法，属于一种膜分离淡化法。利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。对海水一侧施加外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。
电渗析法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。
早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。
目前海水淡化处理设备的主要缺点是：设备投资多，海水循环量大、制水量小、操作费用较高、能源消耗大。为此，急需一种结构简单、成本低、超低能耗、寿命长、免维护的装置进行海水淡化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海水淡化装置，不仅结构紧凑简单、设计合理，而且海水淡化效果好，成本低廉。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种海水淡化装置，包括进水管道，所述进水管道上靠近其进水端安装有用于去除海水中杂质的过滤装置，所述进水管道的出水端连接有一扁平状管道，所述扁平状管道具有两相对的扁平面，此两个扁平面上具有极性相反的电荷，从而在此两个扁平面之间形成高压电场，所述扁平状管道的出水端连接有高盐海水出水管和淡水出水管，所述高盐海水出水管具有相互连通呈U型的第一支管道、第二支管道以及供所述第一支管道和所述第二支管道内的高盐海水汇合流出的出水口，所述高盐海水出水管套设在所述扁平状管道内，且所述高盐海水出水管的侧壁与所述扁平状管道的相应的扁平面的内壁相抵靠，使得所述第一支管道与其中一个所述扁平面对应设置，所述第二支管道与另一个所述扁平面对应设置，所述淡水出水管插设在所述第一支管道和所述第二支管道之间且位于所述扁平状管道的出水端的中部。
所述扁平状管道竖直设置在所述进水管道的出水端处。
两个所述扁平面上分别安装有带相反电荷的高压驻极体或者高压电极板。
所述扁平状管道的其中一个扁平面上安装有带正电荷的高压驻极体，所述扁平状管道的另一个扁平面上安装有带负电荷的高压驻极体或者所述扁平状管道的其中一个扁平面上安装有带正电荷的高压电极板，所述扁平状管道的另一个扁平面上安装有带负电荷的高压电极板。
所述扁平面为长方形扁平面，所述高压驻极体或者高压电极板的长度均不小于所述扁平面的长度，所述高压驻极体或者高压电极板的宽度均不小于所述扁平面的宽度的1/2-9/10。
所述扁平状管道的出水端处内设有供固定所述淡水出水管的插槽，所述插槽的槽口与所述扁平状管道相连通，所述淡水出水管与所述插槽插套在一起且连通设置。
所述淡水出水管的出水口位于所述扁平状管道的出水端的一侧，所述高盐海水出水管的出水口位于所述扁平状管道的出水端的另一侧。
所述高盐海水出水管侧视呈直角三角状，其中所述第一支管道、第二支管道的一直角侧边位于所述扁平管道内，所述高盐海水出水管的出水口位于所述第一支管道、第二支管道的斜侧边与另一直角侧边的交接处，所述高盐海水出水管靠近所述高盐海水出水管的出水口的部分逐渐变宽使得所述高盐海水出水管的出水口呈圆形。
所述淡水出水管侧视也呈直角三角状，所述淡水出水管的其中一直角侧边位于所述扁平管道内，所述淡水出水管的出水口位于所述淡水出水管的另一直角侧边与斜侧边的交接处，所述淡水出水管靠近所述淡水出水管的出水口的部分逐渐变宽使得所述淡水出水管的出水口呈圆形。
采用上述结构后，本发明一种海水淡化装置，海水通过进水管道进入过滤装置去除杂质后，由进水管道的出水端进入扁平状管道，扁平状管道相对的两个扁平面上的高压驻极体(或高压电极板)于两个扁平面之间产生强电场，使得两个扁平面分别吸引海水中的Na+离子和Cl-离子，在海水的流动过程中Na+离子和Cl-离子产生偏移，分别沿着扁平状管道的两扁平面流入第一支管道和第二支管道并汇合，由高盐海水出水管的出水口流出，由此海水出水口流出的为含盐量高的海水，由于Na+离子和Cl-离子向扁平面产生偏移，而氢氧键能级较高，不会被高压驻极体吸引扯断或偏移，只会在扁平状管道的中间排列成水分子流入淡水出水管并形成淡水排出。
因此，本发明巧妙地利用电场吸引法则分流盐离子对海水进行淡化，结构紧凑简单、设计合理，不仅实现工业化大量淡化海水，还能做成体积小巧的海水淡化壶，用于生活淡水，成本低廉，无需能耗，是一种适用于孤岛上生存的便携式装置。
进一步，所述扁平状管道竖直设置在所述进水管道的出水端处，海水中的Na+离子和Cl-离子在水平方向上只受到高压驻极体(或高压电极板)的吸引力，有利于Na+离子和Cl-离子更好地向扁平面偏移，提高海水淡化的效果。
进一步，所述扁平面为长方形扁平面，所述高压驻极体或者高压电极板的长度不小于所述扁平面的长度，所述高压驻极体或者高压电极板的宽度不小于所述扁平面的宽度的1/2-9/10，这样设置，能够使得更多的Na+离子和Cl-离子向扁平面偏移，提高海水淡化的效果。
附图说明
图1为本发明一种海水淡化装置的结构示意图；
图2为本发明一种海水淡化装置中扁平状管道、高盐海水出水管和淡水出水管的分解结构示意图。
图中：
进水管道 1 过滤装置 2
扁平状管道 3 扁平面 31和32
插槽 33 高压驻极体 41和42
高盐海水出水管 5 第一支管道 51
第二支管道 52 出水口 53
淡水出水管 6 出水口 61
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
一种海水淡化装置，如图1-图2所示，包括进水管道1，进水管道1上靠近其进水端安装有用于去除海水中杂质的过滤装置2，本发明中的过滤装置为海水淡化领域中公知的过滤装置。进水管道1的出水端竖直连接有一扁平状管道3，扁平状管道3具有两相对的扁平面31和扁平面32，其中一个扁平面31上烧结有带正电荷的高压驻极体41，另一个扁平面32上烧结有带负电荷的高压驻极体42，使得在扁平状管道3的两个扁平面之间形成高压电场，扁平状管道3的两扁平面为长方形扁平面，高压驻极体41和42的长度均不小于相应的扁平面31和32的长度，高压驻极体41和42的宽度均不小于相应的扁平面31和32的宽度的9/10，其中，扁平状管道3的厚度依电场作用距离决定，宽度由管道的不变形强度决定。当本发明中的扁平状管道3的其中一个扁平面31上烧结有高压正电极板，另一个扁平面32上烧结有高压负电极板时，可用于工业淡水。
扁平状管道3的出水端连接有高盐海水出水管5和淡水出水管6，扁平状管道3的长度由盐离子的偏移距离能有效进入高盐海水出水管5决定。高盐海水出水管5具有相互连通呈U型的第一支管道51、第二支管道52以及供第一支管道51和第二支管道52内的海水汇合流出的出水口53，高盐海水出水管5套设在扁平状管道3内且高盐海水出水管5的侧壁与扁平状管道3的相应的扁平面31和32的内壁相抵靠，使得第一支管道51对应其中一个扁平面31设置，第二支管道52对应另一个扁平面32设置。淡水出水管6插设在第一支管道51和第二支管道52之间且位于扁平状管道3的出水端的中部。扁平状管道3的出水端的中部内设有供固定淡水出水管6的插槽33，插槽33的槽口与扁平状管道3相连通，淡水出水管6套设在插槽33外且与插槽33的槽口相连通。这样设置，扁平状管道3内的水只会从高盐海水出水管5或者淡水出水管6流出，而不会发生漏水的情况。
高盐海水出水管5侧视呈直角三角状，其中第一支管道51、第二支管道52的一直角侧边位于扁平管道3内，高盐海水出水管5的出水口53位于第一支管道51、第二支管道52的斜侧边与另一直角侧边的交接处，高盐海水出水管5靠近出水口53的部分逐渐变宽使得高盐海水出水管5的出水口53呈圆形。淡水出水管6侧视也呈直角三角状，淡水出水管6的其中一直角侧边位于扁平管道3内，淡水出水管6的出水口61位于淡水出水管6的另一直角侧边与斜侧边的交接处，淡水出水管6靠近出水口61的部分逐渐变宽使得淡水出水管6的出水口61呈圆形。高盐海水出水管5的出水口53位于扁平状管道3的出水端的一侧的下端，淡水出水管6的出水口61位于扁平状管道3的出水端的另一侧的下端。这样设置，高盐海水出水管5能够更集中地将海水引流出高盐海水出水管5，淡水出水管6能够更集中地将淡水引流出淡水出水管6。
采用上述结构后，本发明一种海水淡化装置，海水通过进水管道1进入过滤装置2去除杂质后，由进水管道1的出水端进入扁平状管道3，扁平状管道3相对的扁平面31上的高压驻极体41和扁平面32上的高压驻极体42于扁平面31与扁平面32之间产生强电场，扁平面31和扁平面32分别吸引海水中的Cl-离子和Na+离子，在海水的流动过程中Cl-离子和Na+离子产生偏移，分别沿着扁平状管道3的两扁平面31和32对应流入第一支管道51和第二支管道52并汇合，由高盐海水出水管5的出水口流出，由此高盐海水出水管5流出的为含盐量高的海水，由于Na+离子和Cl-离子向扁平面产生偏移，而氢氧键能级较高，不会被高压驻极体41和42吸引扯断或偏移，只会在扁平状管道3的中间排列成水分子流入淡水出水管6并形成淡水排出。
因此，本发明巧妙地利用电场吸引法则分流盐离子对海水进行淡化，结构紧凑简单、设计合理，不仅可以实现工业化大量淡化海水，还能做成体积小巧的海水淡化壶，用于生活淡水，成本低廉，无需能耗，是一种适用于孤岛上生存的便携式装置。
进一步，扁平状管道3竖直设置在进水管道1的出水端处，海水中的Na+离子和Cl-离子在水平方向上只受到高压驻极体的吸引力，有利于Na+离子和Cl-离子更好地向扁平面偏移，提高海水淡化的效果。
进一步，扁平面31和扁平面32为长方形扁平面，高压驻极体的长度不小于扁平面的长度，高压驻极体的宽度不小于扁平面的宽度的9/10，这样设置，能够使得更多的Na+离子和Cl-离子向扁平面偏移，提高海水淡化的效果。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (9)
1.一种海水淡化装置，包括进水管道，所述进水管道上靠近其进水端安装有用于去除海水中杂质的过滤装置，其特征在于：所述进水管道的出水端连接有一扁平状管道，所述扁平状管道具有两相对的扁平面，此两个扁平面上具有极性相反的电荷，从而在此两个扁平面之间形成高压电场，所述扁平状管道的出水端连接有高盐海水出水管和淡水出水管，所述高盐海水出水管具有相互连通呈U型的第一支管道、第二支管道以及供所述第一支管道和所述第二支管道内的高盐海水汇合流出的出水口，所述高盐海水出水管套设在所述扁平状管道内，且所述高盐海水出水管的侧壁与所述扁平状管道的相应的扁平面的内壁相抵靠，使得所述第一支管道与其中一个所述扁平面对应设置，所述第二支管道与另一个所述扁平面对应设置，所述淡水出水管插设在所述第一支管道和所述第二支管道之间且位于所述扁平状管道的出水端的中部。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述扁平状管道竖直设置在所述进水管道的出水端处。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：两个所述扁平面上分别安装有带相反电荷的高压驻极体或者高压电极板。
4.根据权利要求3所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述扁平状管道的其中一个扁平面上安装有带正电荷的高压驻极体，所述扁平状管道的另一个扁平面上安装有带负电荷的高压驻极体或者所述扁平状管道的其中一个扁平面上安装有带正电荷的高压电极板，所述扁平状管道的另一个扁平面上安装有带负电荷的高压电极板。
5.根据权利要求3所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述扁平面为长方形扁平面，所述高压驻极体或者高压电极板的长度均不小于所述扁平面的长度，所述高压驻极体或者高压电极板的宽度均不小于所述扁平面的宽度1/2-9/10。
6.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述扁平状管道的出水端处内设有供固定所述淡水出水管的插槽，所述插槽的槽口与所述扁平状管道相连通，所述淡水出水管与所述插槽插套在一起且连通设置。
7.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述淡水出水管的出水口位于所述扁平状管道的出水端的一侧，所述高盐海水出水管的出水口位于所述扁平状管道的出水端的另一侧。
8.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述高盐海水出水管侧视呈直角三角状，其中所述第一支管道、第二支管道的一直角侧边位于所述扁平管道内，所述高盐海水出水管的出水口位于所述第一支管道、第二支管道的斜侧边与另一直角侧边的交接处，所述高盐海水出水管靠近所述高盐海水出水管的出水口的部分逐渐变宽使得所述海水出水管的出水口呈圆形。
9.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述淡水出水管侧视也呈直角三角状，其中所述淡水出水管的一直角侧边位于所述扁平管道内，所述淡水出水管的出水口位于所述淡水出水管的斜侧边与另一直角侧边的交接处，所述淡水出水管靠近所述淡水出水管的出水口的部分逐渐变宽使得所述淡水出水管的出水口呈圆形。
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