CN107235648A - 一种电化学法淡化海砂的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电化学法淡化海砂的装置及方法，一种电化学法淡化海砂的装置,包括清洗池、搅拌装置、电极和直流电源，清洗池内设有清洗海砂用的清洗区和电解降除氯离子用的离子聚集区，清洗区和离子聚集区之间设置有透水隔砂部件，搅拌装置设置于清洗区内，电极设置在离子聚集区内，电极与直流电源电连接，本发明还公开了一种电化学法淡化海砂的方法，使用上述的一种电化学法淡化海砂的装置对海砂中的氯离子进行电解降除。

Description

一种电化学法淡化海砂的装置及方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种电化学法淡化海砂的装置及方法。
背景技术
海砂是出产于海洋和近海的砂，我国沿海地区建筑工程中大量使用海砂，某些地区海砂比例达到90％以上。若海砂氯离子含量超标，用于工程建设时会造成严重危害：(1)氯离子破坏建筑物钢筋表面保护膜，与钢筋发生反应，生成易溶的氯化亚铁，加剧钢筋腐蚀，导致建筑物寿命缩短；(2)使混凝土膨胀，内部形成裂缝；(3)降低砂浆或混凝土强度，试验表明未经水洗(淡化)的海砂配成的混凝土强度低于水洗后的海砂；(4)使用海砂装修的室内墙面或地面，雨天容易引起潮湿发霉。
我国对海砂使用有严格的规定：《海砂混凝土应用技术规范》(JGJ206-2010)中规定“钢筋混凝土工程中海砂氯离子含量不得大于0.03％(湿砂质量百分率)”，《普通混凝土用砂石质量标准及检验方法》(JGJ52-2006)中规定，“对于钢筋混凝用砂，其氯离子含量不得大于0.06％，对于预应力混凝土用砂，其氯离子含量不得大于0.02％(干砂质量百分率)”。未经处理的海砂氯离子含量一般在0.08％～0.15％之间，远大于《规范》和《标准》的限定值，因此未经处理的海砂不得直接用于钢筋混凝土工程中。目前，海砂氯离子的降除主要采用机械设备淡水清洗的方法，然而清洗需要消耗大量淡水，一般地1立方米海砂清洗到合格大约需要5～8立方米的淡水，清洗后的淡水无法再利用，造成浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种节省淡水、结构简单和处理效果良好的一种电化学法淡化海砂的装置
本发明的另一目的在于提供一种节省淡水、结构简单和处理效果良好的一种电化学法淡化海砂的方法。
为了达成所述目的，本发明的技术方案是：
一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：包括清洗池、搅拌装置、电极和直流电源，清洗池内设有水平并排的清洗区和离子聚集区，所述清洗区和所述离子聚集区之间设置有透水隔砂部件，所述离子聚集区上开有排水口，所述搅拌装置以可在清洗区内移动的方式设置于所述清洗区内，所述电极设置在所述离子聚集区内，所述电极与所述直流电源的正负极电连接。
所述排水口设置于所述离子聚集区的底面，所述排水口连接有排水管，所述排水管上设置有阀门。
所述直流电源为蓄电池。
所述清洗池为其上端呈敞开状的中空方形框体，所述清洗池内设有将所述清洗池的中空腔室分隔成三个水平并排腔室的两块隔板，两块所述隔板之间的腔室为清洗区，另外两个腔室为离子聚集区，所述隔板上开有若干小孔，所述透水隔砂部件固定在所述隔板上。
所述电极的数量为两个，分别为第一电极和第二电极，所述第一电极和所述直流电源的正极电连接，所述第二电极和所述直流电源的负极电连接，所述电极为石墨电极、铂电极或锌电极中的一种。
所述透水隔砂部件为土工布层。
所述搅拌装置具有电机和位于所述电机下方的搅拌杆，所述清洗池上设置有沿清洗池的宽度方向和长度方向滑动的滑动架，所述滑动架可拆卸安装于所述清洗池上，所述电机以沿所述滑动架的宽度方向和长度方向滑动的方式滑动安装于所述滑动架上。
所述滑动架包括带有滑轮的锁止滑块和带有轨道的导轨，以清洗池的宽度方向为前后方向，长度方向为左右方向，所述清洗池四侧壁的顶面上均设有所述锁止滑块，四所述锁止滑块分为前锁止滑块、后锁止滑块、左锁止滑块及右锁止滑块，所述前锁止滑块与所述后锁止滑块上设有两根左右并排间隔设置的所述导轨，所述左锁止滑块与所述右锁止滑块上设有两根前后并排间隔设置的所述导轨，四所述导轨之间构成一个交汇区域，所述电机设置于所述交汇区域内，所述电机上设置有与所述导轨的导轨相配合的连接滑块。
所述锁止滑块的上端凹设有两个水平并排的限位腔，所述导轨的端部开设有螺纹，并排设置的两根所述导轨的同一端端部均卡设于所述的两个限位腔内，所述导轨的端部露出于所述限位腔的位置上锁有锁紧螺母。
一种电化学法淡化海砂的方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
步骤一：组装权利上述的一种电化学法淡化海砂的装置；
步骤二：将待清洗的海砂倒入清洗池的清洗区内，加入淡水，淡水水量以没至海砂表面为基准；
步骤三：启动搅拌装置，搅拌时间为4-10min，搅拌后移开搅拌装置至清洗池的一侧；
步骤四：接通直流电源，通电8-15min，通电后取出电极，并用清水冲洗，之后再继续放入离子聚集区内进行再次通电，重复3～5次；
步骤五：导通排水口，排干水，拆卸导轨和搅拌装置，挖出清洗池内的海砂。
本发明的有益技术效果是：
本发明的一种电化学法淡化海砂的装置：在清洗池内设置清洗区和离子聚集区，在清洗区和离子聚集区之间通过设置透水隔砂部件进行分隔，搅拌装置设置在清洗区，电极设置在离子聚集区内，电极与直流电源电连接；清洗时将海砂放置于清洗区内，加入淡水，通过搅拌装置对海砂进行搅拌，部分淡水溶解海砂中的盐分穿过透水隔砂部件进入离子聚集区，接通电源对通过离子聚集区内的的水进行电解，去除海砂中的Cl-，本发明通过电解的方法对浸没有海砂的淡水进行电解，相比于传统机械设备淡水清洗海砂，本发明达到同样的清洗效果所消耗的淡水量大大减少，且结构简单，处理效果良好。
附图说明
图1为本发明一种电化学法淡化海砂的装置的结构示意图
图2为本发明一种电化学法淡化海砂的装置的剖视结构示意图
图中：
1-清洗池 111-左隔板
112-右隔板 12-透水隔砂部件
13-清洗区 141-左离子聚集区
142-右离子聚集区 15-排水口
16-排水管 17-阀门
21-第一电极 22-第二电极
3-搅拌装置 31-电机
32-搅拌杆 4-导轨
5-锁止滑块 51-限位腔
6-锁紧螺母
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。
本发明的目的在于提供一种海砂淡化装置，即利用电化学原理降除海砂中的氯离子，具有节省淡水、结构简单和处理效果良好的优点。
为实现所述目的，本发明的技术方案是：
如图1-2所示的一种电化学法淡化海砂的装置，包括：包括清洗池1、电极、搅拌装置3和直流电源(图中未示出)，清洗池1由钢板焊接而成，呈立方体状、底部设置有支脚，在本实施例中，清洗池1的长度为5米，宽度为2米，高度为2米，清洗池1沿水平放置，具有前侧面、后侧面、左侧面、右侧面和底面，清洗池1内距离左侧面0.5米的位置上开设有左插槽，清洗池1内距离清洗池1的右侧面0.5米的位置上开设有右插槽，所述左插槽内卡嵌设有左隔板111，所述右插槽内嵌设有右隔板112，左隔板111与清洗池1的左侧面、部分前侧面、部分后侧面以及部分底面围成左离子聚集区141，右隔板112与清洗池1的右侧面、部分前侧面、部分后侧面以及部分底面围成右离子聚集区142，左隔板111、右隔板112与清洗池1所围成的之间的区域为清洗区13，左粒子聚集区141、右离子聚集区142和清洗区13在水平方向上并排排列，左离子聚集区141和右离子聚集区142的底部均开设有排水口15，排水口15的表面覆设有滤网，排水口15联通有排水管16，排水管16上设置有阀门17。
左隔板111和右隔板112上均钻有若干圆形孔，较佳的，所述圆形孔的孔径为1cm，左隔板111和右隔板112朝向清洗区13的一面上均固定有一层透水隔砂部件12，较佳的，透水隔砂部件12为土工布层，土工布层蒙设在左隔板111和右隔板112上。
清洗池1上设置有带有滑轮的锁止滑块5和带有轨道的导轨4，具体地，以清洗池1的宽度方向为前后方向，长度方向为左右方向，清洗池1的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁的顶面上均设有锁止滑块5，四锁止滑块5分为前锁止滑块、后锁止滑块、左锁止滑块及右锁止滑块，上述前锁止滑块与上述后锁止滑块上设有两根左右并排间隔设置的导轨4，上述左锁止滑块与上述右锁止滑块上设有两根前后并排间隔设置的导轨4，上述四导轨4之间构成一个交汇区域，搅拌装置3具有电机31和与电机31的转动轴连接的搅拌杆32，搅拌杆32位于电机31的下方，电机31处于上述交汇区域内，且电机31的外侧壁上安装有与导轨4滑动配合，并绕着交汇区域滑动的连接滑块(图中未示出)，搅拌装置3通过上述连接滑块在导轨4上沿清洗区13的内部进行滑动。
锁止滑块5的上端凹设有两个水平并排的限位腔51，导轨4的端部开设有螺纹，并排设置的两根导轨4的同一端的端部均卡设于所述前锁止滑块、后锁止滑块、左锁止滑块及右锁止滑块上的两个限位腔内51内，导轨4露出于限位腔51的端部上锁有锁紧螺母6。
所述直流电源为直流蓄电池电源，所述直流电源的电压调节在12V～36V之间。
所述电极采用的电极为石墨电极、铂电极或锌电极中的一种，优选的所述电极的数量为两个，分别为第一电极21和第二电极22，第一电极21和第二电极22均为网状电极，第一电极21通过导线与电源的正极相电连接，第二电极22通过导线与电源的负极相连接，第一电极21放置于左离子聚集区141，第二电极22放置于右离子聚集区142。
本发明的一种电化学法淡化海砂的方法，通过如下步骤实现：
一、组装所述的一种电化学法淡化海砂的装置；
二、将待清洗的海砂倒入清洗池1中间的清洗区13内，铺平海砂，加入淡水直至淡水淹没海砂表面，部分淡水透过土工布渗滤后通过左隔板111以及右隔板112上的圆形孔流入左离子聚集区141和右离子聚集区142内；
三、启动搅拌装置3，在水平方向上移动锁止滑块5，使搅拌装置3沿导轨4进行滑动，沿清洗区13来回滑动搅拌装置3，均匀搅拌海砂4-10min，使海砂中的盐分充分溶解在淡水中，然后将搅拌装置3推到靠近清洗池1的前侧面或后侧面的导轨4上，关闭搅拌装置3。
四、接通电源，对左离子聚集区141和右离子聚集区142内的水进行电解，Cl-、SO4 2-、OH-等阴离子穿过透水隔砂部件12以及左隔板111上的圆形孔向第一电极21迁移，Na+、Mg2+、H+等阳离子穿过透水隔砂部件12以及右隔板112上的圆形孔向第二电极22迁移；电解时，部分阴离子聚集在第一电极21附近，其中Cl-离子电解后生成氯气在第一电极21附近逸出，部分阳离子聚集在第二电极22附近，其中H+电解后生成氢气在在第二电极22附近逸出，电源通电8-15min后，将第一电极21和第二电极22缓慢取出，用淡水冲洗后继续放入清洗池1内进行电解，重复3～5次，电解过程中始终关闭搅拌装置3；最后一轮电解时，仍将第一电极21和第二电极22放置在清洗池1内。
五、将左离子聚集区141和右离子聚集区142底部的阀门17打开，导通排水口15，排出清洗池1内的水，卸下锁紧螺母6，拆除导轨4和搅拌装置3，将清洗池1内的海砂挖出，即得到氯离子符合要求的海砂。
本发明的一种电化学法淡化海砂的装置及方法，具有如下效果：
在清洗池1内设置清洗区13、左离子聚集区141和右离子聚集区142，清洗区13和左离子聚集区141以及右离子聚集区142之间均通过透水隔砂部件12进行分隔，搅拌装置3设置在清洗池1内，第一电极21和第二电极22分别设置在左离子聚集区141和右离子聚集区142内，第一电极21和第二电极22分别与直流电源的正负极电连接，清洗时将海砂放置于清洗区13内，加入淡水，通过搅拌装置3对海砂进行搅拌，部分淡水溶解海砂中的盐分，溶解有盐分的淡水通过透水隔砂部件12进入左离子聚集区141和右离子聚集区142，开启直流电源对浸没有海砂的淡水进行电解，去除海砂中的Cl-；
本发明通过电解的方法对浸没有海砂的淡水进行电解进而达到降除氯离子的目的，相比于传统机械设备淡水清洗海砂，本发明达到同样的清洗效果所消耗的淡水量大大减少，且结构简单，处理效果良好。
所述实施例和附图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 (10)

1.一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：包括清洗池、搅拌装置、电极和直流电源，清洗池内设有水平并排的清洗区和离子聚集区，所述清洗区和所述离子聚集区之间设置有透水隔砂部件，所述离子聚集区上开有排水口，所述搅拌装置以可在清洗区内移动的方式设置于所述清洗区内，所述电极设置在所述离子聚集区内，所述电极与所述直流电源的正负极电连接。
2.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述排水口设置于所述离子聚集区的底面，所述排水口连接有排水管，所述排水管上设置有阀门。
3.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述直流电源为蓄电池。
4.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述清洗池为其上端呈敞开状的中空方形框体，所述清洗池内设有将所述清洗池的中空腔室分隔成三个水平并排腔室的两块隔板，两块所述隔板之间的腔室为清洗区，另外两个腔室为离子聚集区，所述隔板上开有若干小孔，所述透水隔砂部件固定在所述隔板上。
5.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述电极的数量为两个，分别为第一电极和第二电极，所述第一电极和所述直流电源的正极电连接，所述第二电极和所述直流电源的负极电连接，所述电极为石墨电极、铂电极或锌电极中的一种。
6.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述透水隔砂部件为土工布层。
7.如权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述搅拌装置具有电机和位于所述电机下方的搅拌杆，所述清洗池上设置有沿清洗池的宽度方向和长度方向滑动的滑动架，所述滑动架可拆卸安装于所述清洗池上，所述电机以沿所述滑动架的宽度方向和长度方向滑动的方式滑动安装于所述滑动架上。
8.如权利要求7所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述滑动架包括带有滑轮的锁止滑块和带有轨道的导轨，以清洗池的宽度方向为前后方向，长度方向为左右方向，所述清洗池四侧壁的顶面上均设有所述锁止滑块，四所述锁止滑块分为前锁止滑块、后锁止滑块、左锁止滑块及右锁止滑块，所述前锁止滑块与所述后锁止滑块上设有两根左右并排间隔设置的所述导轨，所述左锁止滑块与所述右锁止滑块上设有两根前后并排间隔设置的所述导轨，四所述导轨之间构成一个交汇区域，所述电机设置于所述交汇区域内，所述电机上设置有与所述导轨的导轨相配合的连接滑块。
9.如权利要求8所述的一种电化学法淡化海砂的装置，其特征在于：所述锁止滑块的上端凹设有两个水平并排的限位腔，所述导轨的端部开设有螺纹，并排设置的两根所述导轨的同一端端部均卡设于所述的两个限位腔内，所述导轨的端部露出于所述限位腔的位置上锁有锁紧螺母。
10.一种电化学法淡化海砂的方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
步骤一：组装权利要求1所述的一种电化学法淡化海砂的装置；
步骤二：将待清洗的海砂倒入清洗池的清洗区内，加入淡水，淡水水量以没至海砂表面为基准；
步骤三：启动搅拌装置，搅拌时间为4-10min，搅拌后移开搅拌装置至清洗池的一侧；
步骤四：接通直流电源，通电8-15min，通电后取出电极，并用清水冲洗，之后再继续放入离子聚集区内进行再次通电，重复3～5次；
步骤五：导通排水口，排干水，拆卸导轨和搅拌装置，挖出清洗池内的海砂。
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