CN1089316C - 一种海水淡化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水淡化的新方法及装置,由电极电场和导电隔板通过离子极化来实现,在阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,形成多个制水工作室,海水从工作室的一端流入,经过工作室。从其另一端流出,出口处将水分离,从导电隔板两侧汇出盐水,从导电隔板间的中间部位收集淡水。本发明是区别于蒸馏法、电渗析法和反渗透法三大方法的又一种使海水淡化的新方法,工艺设备简单合理,无需对水进行严格的预处理,成本低,淡化水质好,淡化效率高,值得推广应用。
Description
本发明涉及一种海水淡化的新方法,同时提供了一种淡化装置。
淡水资源紧张是全世界面临的严重问题之一,海水淡化是解决这一问题的根本途径。目前,海水淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、磁力淡化法等,但都不是太理想,蒸馏法成本高,工艺设备复杂,出水率低;电渗析法、反渗透法需要有离子或介质的透过,要求能量大,因而能耗高,并且对水的预处理要求条件苛刻,离子交换膜或反渗透膜易污染、维护量大;磁力淡化法主要靠磁场的洛仑兹力,一般洛仑兹力较小或太小,很难克服水流的惯性而发生作用,不足以使阴、阳离子很好地分离,淡化效果差、水质低、出水量小,本人曾经在这方面作出改进,在磁场的基础上增设电场来加大、阴、阳离子的运动速度,以改善淡化效果,这改进于1993年6月29日申报中国专利,申请号:92219235.9,名称:电磁式海水淡化装置。该装置需要电磁共同作用,既需要电设备,又需要磁设备,结构复杂,实施困难,并且与上同理,磁场的洛仑小,很难达到要求的强度,加之离子的淌度很小,在距离较大的情况下,即使加以电场力的辅助,也不能使阴、阳离子按设计的规迹运动,达到分离阴、阳离子从而使部分海水得到有效淡化的目的,淡化效果很差。
本发明的目的在于提供一种更好的海水淡化方法及装置,该方法成本低,能耗低,对水的预处理要求低,淡化效率高,淡化水质好,工艺设备简单合理,易于施行。
本发明的目的可以由以下方案来实现:
所述的海水淡化方法,是由电极电场和导电隔板通过离子极化来实现的,在阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,形成多个制水工作室,海水从工作室的一端流入,经过工作室从其另一端流出,出口处将水分离,从导电隔板两侧汇出盐水,从导电隔板间的中间部位收集淡水。
该方法中,在海水流过制水工作室的过程中,在电场力的作用下,海水中的阴、阳离子分别向两边的导电隔板偏转运动,在导电隔板上极化,导电隔板的两侧形成阴、阳离子的高浓度区,导电隔板间的中间部位成了阴、阳离子的低浓度区,即淡水区,从而使部分海水得到淡化。
根据上述方法设计的一种海水淡化装置,包括海水进水口,阴、阳电极板、盐水出口和淡水出口,其阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,导电隔板间以及与电极板间由绝缘导水分水夹框分隔并固定,形成矩阵结构,导电隔板间为制水工作室,导电隔板与电极板间为电极室,海水进水口位于制水工作室的一端,盐水出口和淡水出口位于制水工作室的另一端,盐水出口在导电隔板的端点部位,淡水出口在导电隔板间的中间部位。
由于离子的运动速度小,为了保证阴、阳离子的有效分离,达到有效淡化的目的,导电隔板间的距离小一些好,导电隔板的长度长一些好。
为了便于淡水和盐水的分流,淡水出口和盐水出口间有分流板,起导向分流作用。
本装置可几套并用,横向组装或纵向叠装使用都可以,扩大规模,以提高淡水产量。
在淡化过程中,电极上有电极反应:
在阳极:
OH-减少,相对有过多的H+,因此阳极室呈酸性。
在阴极:
H+减少,相对有过多的OH-,因此阴极室呈碱性。
本发明中,电极反应属一种不利反应,应尽量控制,将电极反应控制在电极室内。可增加导电隔板个数以及控制两极电压等,不能使导电隔板间的电压超过电解电压,防止导电隔板上出现电极反应。
由于酸、碱的腐蚀,电极和导电隔板应当具有抗腐蚀性能,电极可以是钛(或钼)镀铂电极、铅电极、二氧化钌电极、不锈钢电极、石墨电极等。导电隔板最好是电阻小的防腐蚀材料,如可以是钛薄板,不锈钢薄板、有机防腐蚀导电复合材料等。
导电隔板间以及电极板间的绝缘导水分水类框,使用常规的绝缘材料即可,选用抗腐蚀、抗老化的材料更好,常用的有塑料、环氧树酯、玻璃、陶瓷、橡胶、复合材料等。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1、本发明的原理示意图。
图2、本发明淡化装置的一横截面剖视图,为一双层结构装置,亦为一实施例。
图3、图2的A-A截面视图,反应海水的布水状况。
图4、图2的B-B截面视图,反应淡水的汇出状况。
图中,1电极、2电极骨架、3海水进水口、4海水布水管、5海水布水口、6环氧树酯导水分水类框、7钛镀铂导电隔板、8盐水出口、9盐水汇水管、10盐水汇出口、11淡水出口、12淡水汇水管、13淡水汇出口、14电极室、15制水工作室、16分流板。
如图1所示,在阴、阳电极板之间有多个导电隔板,在电场力的作用下,阳极室的阴离子向阳极移动,阴极室的阳离子向阴极移动,分别在两端电极上产生电解反应。导电隔板间的阴、阳离子作反向运动,分别移向两边的导电隔板,导电隔板两侧形成了阴、阳离子的密集区,一侧为阳离子,一侧为阴离子,海水流至导电隔板的末端时,导电隔板两侧形成的区域I为阴、阳离子高浓度区,为盐水区,导电隔板间的中间部位形成的区域II为阴、阳离子的低浓度区,为淡水区,从而达到海水淡化的目的。
如图2所示,电极1依附在电极骨架2上,电极板之间有导电隔板7,导电隔板之间以及与电极板之间由环氧树酯导水分水类框6分隔并固定,形成电极室14和制水工作室15。海水进水口3位于制水工作室的一端,在其另一端,淡水出口和盐水出口11、8处设有分流板16,起分流导流作用,便于淡水和盐水的分流。
海水从海水进口3进入淡化装置,通过海水布水管4流到各海水布水口5,布水口5最好设在工作水室15端部的中间部位,使海水从中间流入工作室中,且控制水流速度,有利于离子的定向移动,以便取得更好地淡化效果。在制水工作室15中,水中的阴、阳离子受电场力的作用,分别向两边的导电隔板移动,导电隔板7两侧便分别形成阴离子和阳离子的密集区,并且两侧的正、负电性相互吸引,使得阴、阳离子更集中、更密集,随着水流,一同携手流向出口,到分流板16处,经分流后,导电隔板两侧的高离子浓度水即盐水,便沿盐水出口8,经盐水汇水管9,最后由盐水汇出口10流出。同时,两导电隔板7中间的水中的阴、阳离子浓度就相应变低,为阴、阳离子的低浓度区即淡水区,该淡水便沿淡水出口11,经淡水汇水管12,最后从淡水汇出口13流出,从而得到淡水。
本淡化装置在使用过程中,由于阴极室显碱性,可形成Mg(OH)2和CaCO3的沉淀沉积,操作时,可间隔一段时间调换电极极性,改变电场方向,则Mg(OH)2和CaCO3便因改变环境而溶解,无需另外再清理或更换电极,并且使电极的性能得到保证。
综上所述可以看出,本发明具有以下优点:
(1)工艺设备简单合理,易于施行。
(2)原理可靠,方法简单,成本低,只需使离子移动,无需使离子穿透或介质透过,所需能量小,能耗低,并且无需对水进行严格的预处理,适应性能好。
(3)矩阵式多导电隔板的电场分离,同一隔板的两侧带有电性相反的离子,阴、阳离子更集中更密集,加上分流板的作用,本发明淡化水质好,淡化效率高。
(4)容易实现装置的组合使用,便于提高淡化水产量。
(5)本发明利用的是海水中的阴、阳离子在导电隔板上的极化现象,是区别于电渗析法和反渗透法的又一种使海水淡化的新方法,值得推广应用。
Claims (3)
1、一种海水淡化方法,其特征在于由电极电场和导电隔板通过离子极化来实现,在阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,形成多个制水工作室,海水从工作室的一端流入,经过工作室,从其另一端流出,出口处将水分离,从导电隔板两侧汇出盐水,从导电隔板间的中间部位收集淡水。
2、根据权利要求1所述淡化方法设计的一种海水淡化装置,包括海水进水口,阴、阳电极板、盐水出口和淡水出口,其特征在于阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,导电隔板间以及与电极板间由绝缘导水分水夹框分隔并固定,形成矩阵结构,导电隔板间为制水工作室,导电隔板与电极板间为电极室,海水进水口位于制水工作室的一端,盐水出口和淡水出口位于制水工作室的另一端,盐水出口在导电隔板的端点部位,淡水出口在导电隔板间的中间部位。
3、根据权利要求2所述的海水淡化装置,其特征在于盐水出口和淡水出口间有分流板。
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