CN107244720B - 电吸附除盐和矿化度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电吸附除盐和矿化度的装置，包括淡化单元和电源，该淡化单元包括容器和设在容器内的电极组，该容器设进水口、淡水出口和浓水出口，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极，该第一电极、第二电极为吸附型电极，该第三电极为非吸附型电极，该电源电接电极组以为电极组提供电能，电极组得电使电极组能吸附流经电极间的水中的盐和矿化度以去除水中的盐和矿化度并从淡水出口流出，变换极向使电极组解除吸附，解除吸附的盐和矿化度被水带走并从浓水出口流出。它具有如下优点：运行成本低，设备成本低，淡化效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除水中的盐和矿化度的装置，尤其涉及一种采用电吸附方式去除水中的盐和矿化度的装置。
背景技术
含盐水和含矿化度水在陆地水体中占据极大比例，大部分水(苦咸水)因含盐化高和含矿物质度高而无法直接使用。需降低盐度实现淡化后方可资源化利用，现有传统方法是采用树脂离子交换法、反渗透膜过滤法、电渗析法、多效蒸发法、蒸馏法实现苦咸水淡化。这些方法各有优势，但皆存在各自缺点，如或能耗高，或膜易老化，或装置投资大。
发明内容
本发明提供了电吸附除盐和矿化度的装置，其克服了背景技术中除盐和矿化度的方式所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
电吸附除盐和矿化度的装置，包括淡化单元和电源，该淡化单元包括容器和设在容器内的电极组，该容器设进水口、淡水出口和浓水出口，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极，该第一电极、第二电极为吸附型电极，该第三电极为非吸附型电极，该电源电接电极组以为电极组提供电能，电极组得电使电极组能吸附流经电极间的水中盐和矿化度以去除水中的盐和矿化度并从淡水出口流出，变换极向使电极组解除吸附，解除吸附的盐和矿化度被水带走并从浓水出口流出。
一实施例之中：该淡化单元个数为多个，多个淡化单元依序串接；每相邻两淡化单元之间，前一淡化单元的淡水出口接通下一淡化单元的进水口。
一实施例之中：该第一电极和第二电极上设个贯穿孔，采用多孔结构以增大电极表面积。
一实施例之中：该第一电极和第二电极沿第一方向交错阵列间隔布置，该第三电极沿第一方向布置。
一实施例之中：该淡水出口和浓水出口上各设有脉冲阀门。
一实施例之中：控制电极组的极向包括有：第一电极和第二电极分别通正负电，第三电极不通电，第一电极吸附水中负离子物质，第二电极吸附水中正离子物质，以去除水中盐和矿化度，并从淡水出口流出；第一电极和第二电极通正电，第三电极通负电，第二电极吸附的正离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；第一电极和第二电极通负电，第三电极通正电，第一电极吸附的负离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出。
一实施例之中：还包括电容器组和电开关组，该电极组、电开关组、电容器组和电源电接，该电容器组包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，第一电容器电接在第一电极和第二电极间，第二电容器电接在第一、第二电极和第三电极间，第三电容器电接在第一、第二电极和第三电极间。
一实施例之中：该控制电极组的极向包括有：
第一电极和第二电极分别通正负电，第三电极不通电，第一电极吸附水中负离子物质，第二电极吸附水中正离子物质，以去除水中的盐和矿化度，并从淡水出口流出；
第一电容器导通连接，第一电极、第二电极上的带电电荷被释放并向第一电容器充电；
第一电极和第二电极通正电，第三电极通负电，第二电极吸附的正离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；
第二电容器导通连接，第一电极、第二电极、第三电极上的带电电荷被释放并向第二电容器充电；
第一电极和第二电极通负电，第三电极通正电，第一电极吸附的负离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；
第三电容器导通连接，第一电极、第二电极、第三电极上的带电电荷被释放并向第三电容器充电。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
第一电极、第二电极为吸附型电极，第三电极为非吸附型电极，电源电接电极组以为电极组提供电能，电极组得电使电极组电解盐和矿化度，使正电极吸附电解后的负离子物质，负电极吸附电解后的正离子物质，使电极组吸附流经电极间的水中的盐和矿化度以去除水中的盐和矿化度并从淡水出口流出，变换极向使电极组解除吸附，解除吸附的盐和矿化度被水带走并从浓水出口流出，以此实现淡化，运行成本低，设备成本低，淡化效率高。
第一电极和第二电极沿第一方向交错阵列间隔布置，第三电极沿第一方向布置，电极表面积极大而形成电容吸附效应，吸附效果好。
设电容器组，该电容器组经以上步骤充电后，与电源电路连接，并将已充足的电能通过电路控制重新释放于电极组上，该电容器组与电源电路与电极组电路采用电路控制，高效节能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是去除水中的盐和矿化度的装置的结构示意图。
具体实施方式
请查阅图1，电吸附除盐和矿化度的装置，包括淡化单元10、电源20、电容器组30和电开关组40。本发明中的除盐和矿化度，包括完全去除或降低。
该淡化单元10包括容器11和设在容器11内的电极组，该容器11设进水口12、淡水出口13和浓水出口14；该淡水出口13和浓水出口14上各设有脉冲阀门，进水口12设在容器顶部，淡水出口13和浓水出口14设在容器底部；该电极组包括第一电极15、第二电极16和第三电极17，该第一电极15、第二电极16为吸附型电极，该第三电极17为非吸附型电极；该多个第一电极15和多个第二电极16沿第一方向依序交错阵列平行间隔布置，该第三电极17沿第一方向布置，该第一方向如图中横向左右布置，该第三电极17位于容器下部，多个第三电极17沿第二方向平行间隔布置，该第二方向垂直第一方向，该第二方向如图中纵向前后布置。为了增大电极表面积，该第一电极15和第二电极16上设多个贯穿孔，以构成类镂状电极。该第一电极、第二电极如钛金属，该第三电极如碳金属、铁金属或其它金属或其合金金属。该第一电极、第二电极、第三电极都可选择铝材质，第三电极的铝进行变性以满足第三电极所需性能。
该电极组、电开关组40、电容器组30和电源20电接，该电容器组30包括第一电容器、第二电容器和第三电容器；第一电容器电接在第一电极和第二电极间；第二电容器一端电接在第一、第二电极，另一端电接在第三电极；第三电容器一端电接在第一、第二电极，另一端电接在第三电极。
该控制电极组的极向包括有以下六步变化且按序循环变化。
第一步：第一电极15和第二电极16分别通正负电，第三电极17不通电，水中的盐和矿化度电解为负离子物质和正离子物质，第一电极15吸附水中负离子物质，第二电极16吸附水中正离子物质，以去除水中的盐和矿化度，且淡水出口13的阀门18打开，浓水出口14的阀门19关闭，并从淡水出口流出；
第二步：第一电容器导通连接，第一电极15、第二电极16上的带电电荷被释放并向第一电容器充电，补充电能，以达到节电目的。
第三步：第一电极15和第二电极16通正电，第三电极17通负电，且淡水出口13的阀门关闭，浓水出口14的阀门打开，第二电极16吸附的正离子物质向第三电极17转移并被水带走形成正离子浓水，从浓水出口流出；
第四步：第二电容器导通连接，第一电极15、第二电极16、第三电极17上的带电电荷被释放并向第二电容器充电；
第五步：第一电极15和第二电极16通负电，第三电极17通正电，且淡水出口13的阀门关闭，浓水出口14的阀门打开，第一电极15吸附的负离子物质向第三电极17转移并被水带走形成负离子浓水，从浓水出口流出；
第六步：第三电容器导通连接，第一电极15、第二电极16、第三电极17上的带电电荷被释放并向第三电容器充电；然后回到第一步；
采用上述六步，提高吸附效率，解附效率，淡化效果，运行成本低。
该第一电容器负责储存第一、第二电极导通产生的电能；该第二电容器负责储存第一、第二电极和第三电极导通产生的电能；该第三电容器负责储存第一、第二电极和第三电极导通产生的电能。由三组电容器每次导通的正负极都发生了变化所以独立设置，再根据需要按极性连接向电路供电以起到节能作用。
根据需要，该淡化单元10个数为多个，多个淡化单元10依序串接；每相邻两淡化单元之间，前一淡化单元的淡水出口接通下一淡化单元的进水口。本发明利用电吸附原理，采用高密度高电压低电流的电极密阵结构吸附苦咸水中的正离子物质和负离子物质(电解产生)，使电极间形成淡化水通道，并通过脉冲智能控制系统实现梯级淡化，而最终达到苦咸水淡化的目的。
本实施例之中：该第一、第二电极可采用同一种电极材料亦可采用不同电极材料；该第三电极采用可吸引正负离子物质而不能捕获正负离子物质的电极材料，以采用表面光洁具有良好导电性而且不易产生气泡的材料为最佳。该第一、第二电极相对排列间距由电极厚度和电极材料来确定，一般在10mm以内，1mm以上。该第三电极设置在第一、第二电极间或第一、第二电极侧面，该第三电极使第一、第二电极不会因反接而使正负离子互相串接位置而得不到解附效果，该第三电极起到将第一第二电极释放的正负离子引导吸引到自身附近的趋势并经流过的水而带走。
本实施例之中：根据所需要淡化的程度来配置该淡化单元10的单元数，根据所需要淡化的量来配置每个单元内的电极密集阵列数。
根据需要，还包括PLC控制系统50，该PLC控制系统50信号连接电开关组40和脉冲阀门18、19以控制极向和阀门开关，以使其按照上述六步循环淡化。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.电吸附除盐和矿化度的装置，包括淡化单元和电源，其特征在于：该淡化单元包括容器和设在容器内的电极组，该容器设进水口、淡水出口和浓水出口，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极，该第一电极、第二电极为吸附型电极，该第三电极为非吸附型电极，该电源电接电极组以为电极组提供电能，电极组得电使电极组能吸附流经电极间的水中的盐和矿化度以去除水中的盐和矿化度并从淡水出口流出，变换极向使电极组解除吸附，解除吸附的盐和矿化度被水带走并从浓水出口流出；控制电极组的极向包括有：第一电极和第二电极分别通正负电，第三电极不通电，第一电极吸附水中负离子物质，第二电极吸附水中正离子物质，以去除水中的盐和矿化度，并从淡水出口流出；第一电极和第二电极通正电，第三电极通负电，第二电极吸附的正离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；第一电极和第二电极通负电，第三电极通正电，第一电极吸附的负离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出。
2.根据权利要求1所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该淡化单元个数为多个，多个淡化单元依序串接；每相邻两淡化单元之间，前一淡化单元的淡水出口接通下一淡化单元的进水口。
3.根据权利要求1所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该第一电极和第二电极上设个贯穿孔，采用多孔结构以增大电极表面积。
4.根据权利要求1所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该第一电极和第二电极沿第一方向交错阵列间隔布置，该第一方向横向左右布置，该第三电极沿第一方向布置，该第三电极位于容器下部且位于第一电极和第二电极之下；该进水口设在容器顶部，淡水出口和浓水出口设在容器底部。
5.根据权利要求1所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该淡水出口和浓水出口上各设有脉冲阀门。
6.电吸附除盐和矿化度的装置，包括淡化单元和电源，其特征在于：该淡化单元包括容器和设在容器内的电极组，该容器设进水口、淡水出口和浓水出口，该电极组包括第一电极、第二电极和第三电极，该第一电极、第二电极为吸附型电极，该第三电极为非吸附型电极，该电源电接电极组以为电极组提供电能，电极组得电使电极组能吸附流经电极间的水中的盐和矿化度以去除水中的盐和矿化度并从淡水出口流出，变换极向使电极组解除吸附，解除吸附的盐和矿化度被水带走并从浓水出口流出；还包括电容器组和电开关组，该电极组、电开关组、电容器组和电源电接，该电容器组包括第一电容器、第二电容器和第三电容器，第一电容器电接在第一电极和第二电极间，第二电容器电接在第一、第二电极和第三电极间，第三电容器电接在第一、第二电极和第三电极间；控制电极组的极向包括有：第一电极和第二电极分别通正负电，第三电极不通电，第一电极吸附水中负离子物质，第二电极吸附水中正离子物质，以去除水中的盐和矿化度，并从淡水出口流出；第一电容器导通连接，第一电极、第二电极上的带电电荷被释放并向第一电容器充电；第一电极和第二电极通正电，第三电极通负电，第二电极吸附的正离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；第二电容器导通连接，第一电极、第二电极、第三电极上的带电电荷被释放并向第二电容器充电；第一电极和第二电极通负电，第三电极通正电，第一电极吸附的负离子物质向第三电极转移并被水带走从浓水出口流出；第三电容器导通连接，第一电极、第二电极、第三电极上的带电电荷被释放并向第三电容器充电。
7.根据权利要求6所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该淡化单元个数为多个，多个淡化单元依序串接；每相邻两淡化单元之间，前一淡化单元的淡水出口接通下一淡化单元的进水口。
8.根据权利要求6所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该第一电极和第二电极上设个贯穿孔，采用多孔结构以增大电极表面积。
9.根据权利要求6所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该第一电极和第二电极沿第一方向交错阵列间隔布置，该第一方向横向左右布置，该第三电极沿第一方向布置，该第三电极位于容器下部且位于第一电极和第二电极之下；该进水口设在容器顶部，淡水出口和浓水出口设在容器底部。
10.根据权利要求6所述的电吸附除盐和矿化度的装置，其特征在于：该淡水出口和浓水出口上各设有脉冲阀门。
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