CN214936252U - 一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，包括原始海水淡化第一单元和浓缩海水淡化第二单元，第一单元与第二单元通过装有自动阀门的浓缩海水泄流管道连接，第二单元海水淡化罐的顶部和底部设置有匀强静磁场。由于第二单元的海水淡化罐添加了匀强电场和匀强静磁场，使第二单元浓缩海水腔的本体水相盐离子浓度变得非常稀，其在多孔石墨烯盐水分离器上侧产生的渗透压大于等于第一单元海水淡化罐的纯净海水腔的纯净海水产生的渗透压，因此两个单元协同作用极大提高了海水淡化的工作效率。

Description

一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置

技术领域

本实用新型属于海水脱盐淡化领域，具体地涉及一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置。

背景技术

海水淡化的核心与实质是海水中盐离子与水分子的分离，因此设计海水淡化装置需要首先从结构理论上研究盐水溶液中离子与水分子之间的相互作用以及外场对二者相互作用的影响，这样才能使海水淡化装置高效地分离盐离子与水分子得到淡化水。博士论文《磁场对反渗透海水淡化中传质行为影响机制研究》中的研究指出：磁场作用下，纯水中水分子之间的氢键网络增强、结构有序性增强、分子簇平均尺寸增加；NaCl溶液中两种离子与水分子之间作用均减弱、水合离子尺寸减小、水合数目减少，水分子之间氢键作用减弱、水分子簇减小，接触离子对增加而桥接离子对减少。进一步通过研究磁场大小、浓度、温度、盐种类和磁场类型对溶液中磁场作用效果的影响，发现随着磁场、浓度和温度的增加，磁场作用效果均增强，而磁场对不同种类盐离子组成溶液呈现不同的作用效果，交变磁场和脉冲磁场的作用效果均不如静磁场明显，并随着磁场变化频率的增加而减弱。磁场使聚合物之间以及水分子和聚合物之间的作用减弱，而离子和聚合物之间的作用增强，聚酰胺膜中水分子扩散系数增加，离子移动性减弱，这将导致海水淡化过程中水分子更容易而盐离子更难通过反渗透膜，有利于提高产水量和脱盐率。

硕士论文《电、磁、超声复合作用于水处理方面的应用研究》中的研究指出：

在定性强化阻垢实验中(为提高水的硬度和碱度,在冷却水中加入NaHCO3、CaCl2分析纯固体)，加热条件下，经电、磁、超声复合场处理的循环冷却水，其电导率随处理时间增加基本保持不变，无白色晶体沉淀，而对照组电导率下降，桶壁及底部有CaCO3晶体析出；CaCO3和CaSO4过饱和溶液经电、磁、超声复合场处理后，电导率随处理时间增加而增大，对照组电导率保持不变，这说明电、磁、超声复合作用使CaCO3和CaSO4晶体在水中溶解度增加，即水溶解CaCO3和CaSO4的能力增强。这是因为高压静电场改变了水的结构，生成了更多钙的水合离子，抑制了成垢阴阳离子的结合及CaCO3晶体析出；磁致胶体效应加快了冷却水内部的结晶作用，使水垢呈现出能被水流带走的松软的泥渣状态；超声波缩短了成垢物质的成核诱导期，减小了积垢的沉积速率，空化作用使老垢破碎而脱落。

海水淡化装置在常温下分离盐离子与水分子需要一种膜材料，如果对淡化装置中的海水施加电场作用，还需要一种质量更好的电极板材料。石墨烯是一种二维的由六元环堆积而成的碳材料，石墨烯具有良好的导电性、机械强度、光学性能、吸附性能，导热性能和很高的透明度，目前石墨烯是已知材料中最薄、强度最大的材料，从而石墨烯被应用于能源、机械、电子等行业。自2004年英国曼彻斯特大学的Andre Geim教授与Kostya Novoselov首次采用胶带剥离得到石墨烯(Graphene)以来，石墨烯的研究就受到广大科学研究者重视和研究。为了扩大石墨烯的应用范围，研究者开始了对石墨烯进行化学修饰和活化的研究。多孔石墨烯即对石墨烯表面“缺陷”进行设计和加工得到的产物。对于多孔石墨烯的研究，是对其表面缺陷结构的利用。基于石墨烯的优异性能和二维纳米结构，多孔石墨烯表面的孔结构可以赋予其新的性能和应用，比如海水脱盐、离子通道、DNA测序、气体的分离与纯化。

相对于传统淡化海水的装置，石墨烯脱盐装置具有成本低和产量大的优点，这种技术一旦成功应用到工业中，就有可能改变整个世界。用石墨烯做成的膜具有类似的工作原理，只不过其中的孔隙是人们打出来的，而不是自然形成的。这样有几点好处。其一，这些孔隙的大小可以进行优化设计。它们的直径一般为1.2纳米，比聚合物膜更易让水分子通过，但仍能阻止水合氯离子。由于氯离子带负电，它们会吸引带正电的钠离子，从而自然而然地阻止了钠离子通过孔隙。其二，这些孔隙大小完全一致，不存在大得可让钠离子和氯离子通过的孔隙。其三，这样打出的孔隙是笔直的，而不像聚合膜那样是弯曲的通道，这可以加速水分子通过的速度。淡化海水所需要的压力就比聚合物脱盐系统少得多。

随着海水淡化的进行，淡化装置中海水的盐分逐渐变浓，水分子通过膜材料的渗透压增大，需要技术更先进的装置来分离浓盐水。现有成熟商业化的浓盐水浓缩装置普遍应用的有蒸馏淡化装置、反渗透脱盐装置。然而，浓盐水用热法处理存在沸点升高、结垢严重等问题，而用反渗透装置处理由于渗透压极大，系统操作压力大，大大增加投资和运行成本。因而研究人员研究了其他的浓缩装置，如真空膜蒸馏浓缩装置、正渗透装置、喷雾蒸发装置及冷冻法浓缩装置。真空膜蒸馏装置以膜两侧的压力差为驱动力，具有热利用效率高，传质阻力小，分离效率高，膜通量大，无透过物蒸发等优点，但这种工艺装置处理浓盐水时同样有结垢问题和膜污染问题。正渗透膜分离装置最显著的特点就是不需要外加压力或者在很低的外加压力下运行，而且膜污染情况相对较轻，其过程具有较高的水回收率，通过选择合适的驱动溶液，可进行浓盐水的再浓缩，甚至使盐析出，减少排放。但正渗透过程中浓差极化现象较为严重，在海水淡化过程中，实际通量与预期值相比还有一定的差距，正渗透膜和汲取液还需进一步的研究。喷雾蒸发装置是继海水淡化产业发展起来的产物，由于海水淡化成本很高，喷雾装置在海水淡化领域的研究越来越多。目前喷雾装置能耗较高，但基于其浓缩倍数很高，近年对其的研究趋势是将喷雾装置与其他技术装置耦合起来，共同处理浓盐水。冷冻装置处理浓盐水对设备的材质要求低、对设备的腐蚀和结垢问题相对缓和、能实现液体零排放，若利用自然界的冷能作为能源，则可大大节省技术成本保护环境，但此装置主要在海水淡化方面研究较多，在处理浓盐水方面研究较少且冰水分离困难问题急需解决。

电吸附除盐装置是一种新型的技术装置，基本原理是利用原水在阴阳电极之间流动，通电时水中离子将分别向带相反电荷的电极迁移并被该电极吸附在电极表面形成双电层。随着离子或带电粒子在电极表面富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质的浓度大大降低，从而实现了水的除盐、去硬度及净化。再生时短接电极，被吸附的离子又从电极表面释放，电极得到再生。目前此装置的不足之处有以下几点：1、系统除盐率不够高，一般为60％-75％，且脱盐率受硬度的影响比较明显，对高硬度的水处理效率降低，一般来言对氯离子的去除率是高的；2、再生时间长，浓水排放量大，一般来言，系统再生时间为 36-42min，后续过程影响比较严重；3、内部电极板与水接触不容易实现均匀。

脱盐加工厂通常采用“反渗透”装置来淡化海水。在这个过程中，海水被倒入一种聚合物膜的一侧。该装置的缺点是：反渗透膜的寿命和抗污染能力有限，需定期更换反渗透膜；反渗透膜、高压泵等重要配件成本花费较大。目前关于用石墨烯进行海水淡化的装置的中国专利例如CN209322524U，其中的一些部件和整体装置依然比较复杂，价格较高，并且这些专利中的装置在海水淡化后期盐分变浓以致水分子通过多孔石墨烯膜的速度极慢，此时专利中没有对浓缩海水做进一步处理而是直接排除，对原始海水造成污染。

为此我们提出一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置。

实用新型内容

本实用新型要的目的在于提供一种基于石墨烯的原始海水与浓缩海水彻底淡化的自动装置，以解决上述背景技术中提到的原始海水和浓缩海水淡化装置复杂、成本高、效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种基于石墨烯的原始海水与浓缩海水彻底淡化的自动装置，包括原始海水淡化第一单元和浓缩海水淡化第二单元，其特征在于：所述第一单元与第二单元通过装有自动阀门的浓缩海水泄流管道连接；所述原始海水淡化第一单元由抽水泵和海水淡化罐组成，所述抽水泵与所述海水淡化罐通过输送管道和液位计连接，所述海水淡化罐为长方体，其中一个侧面可拆装，所述第一单元海水淡化罐的中上部设置有海水预处理层，海水预处理层顶部为原始海水腔，所述海水淡化罐的中部为纯净海水腔，所述海水淡化罐的中下部设置有多孔石墨烯盐水分离器，多孔石墨烯盐水分离器的下部设置淡水腔，所述淡水腔底部设置有淡水出口；所述海水淡化罐靠近多孔石墨烯盐水分离器的上方右侧壁设置有浓缩海水泄流管道，所述海水淡化罐的底部装有支架竖立在地面上，所述第一单元支架的高度等于第二单元整体的高度。所述浓缩海水淡化第二单元由海水淡化罐和静磁场组成，所述海水淡化罐为长方体，其中一个侧面可拆装，所述海水淡化罐内部左右侧壁装有两块石墨烯电极板，两块石墨烯电极板的面积与长方体海水淡化罐的侧面面积大小接近；所述石墨烯电极板上方为液位计，所述石墨烯电极板所在腔体为海水淡化罐的浓缩海水腔；所述浓缩海水腔的中部安装有盐度计；所述石墨烯电极板下方为多孔石墨烯盐水分离器，所述多孔石墨烯盐水分离器下方为淡水腔，所述淡水腔的底部设置有淡水出口，所述海水淡化罐的底部装有支架竖立在地面上；所述海水淡化罐的顶部和底部设置有匀强静磁场，由磁铁及石墨烯导线圈产生。

作为一种优选的技术方案，所述第一单元海水淡化罐的预处理层包括拦截网和活性炭过滤层，所述海水预处理层上部的原始海水腔高度为1m～3m，可以依靠海水重力加速原始海水流过预处理层，提高工作效率。

作为一种优选的技术方案，所述第一单元海水淡化罐的上部预处理层与下部多孔石墨烯盐水分离器之间的距离即纯净海水腔高度为1m～3m；所述第二单元的多孔石墨烯盐水分离器上部的浓缩海水腔高度为1m～3m，所述第一单元的纯净海水腔的海水通过高度差和装有自动阀门的浓缩海水泄流管道自动流入第二单元的浓缩海水腔。

作为一种优选的技术方案，所述多孔石墨烯盐水分离器在两个单元的海水淡化罐中呈45 度角倾斜放置。

作为一种优选的技术方案，所述第一单元和第二单元的多孔石墨烯盐水分离器所用的石墨烯孔径为1nm。

作为一种优选的技术方案，所述两个单元的多孔石墨烯盐水分离器由两块厚度为2mm的聚四氟乙烯薄板夹有多孔石墨烯片构成，所述聚四氟乙烯薄板上开方孔，所述方孔中设置类方孔筛，作为多孔石墨烯片过滤的强度支撑膜，所述小方孔的边长为3mm，所述两块薄板的未开孔部分通过微量耐水氰基丙烯酸酯粘结剂粘接固定。

作为一种优选的技术方案，所述第二单元的石墨烯电极板由导电材料大面积石墨烯和绝缘支撑材料聚四氟乙烯薄板组成，所述石墨烯和聚四氟乙烯薄板通过两端的聚四氟乙烯窄样条和耐水氰基丙烯酸酯粘结剂固定。

作为一种优选的技术方案，所述第二单元的石墨烯电极板连接变压器1，所述变压器1 连接220V直流电源，所述石墨烯电极板之间的电压可调范围为0～20V；所述变压器1同时连接海水淡化罐的中部的盐度计，所述盐度计最终调控第二单元的石墨烯电极板之间的电场强度大小。

作为一种优选的技术方案，所述第二单元的匀强静磁场由磁铁及石墨烯导线圈构成，所述石墨烯导线圈连接变压器2，所述变压器2连接海水淡化罐的中部的盐度计，所述盐度计最终调控第二单元的匀强静磁场的强度大小。

本实用新型的有益效果是：本实用新型两个单元的海水淡化罐的纯净海水腔与浓缩海水腔所装的海水形成液位高度差，海水依靠自身重力所产生的压强小于一个标准大气压，盐水分离器的多孔石墨烯能够承受该压力分离盐水而不遭到破坏，多孔石墨烯盐水分离器使用寿命持久。根据海水重力在多孔石墨烯盐水分离器上下两侧的渗透压差作为动力实现水传递的膜分离自动化过程，分离效率高，无需昂贵的部件。石墨烯电极板之间电压低，耗能少。石墨烯电极板能够产生密度更大的匀强电场，浓缩海水中的盐离子在石墨烯电极板产生的匀强电场中快速运动，正负离子几秒内到达两个石墨烯电极板，导致两个石墨烯电极板间的本体水相出现更多的自由水分子。添加的磁场加速了离子向石墨烯电极板运动，正离子和负离子集中在石墨烯电极板周围旋转运动，本体水相存在很弱的离子分布。添加的磁场将水合离子中的结合水分子断裂成为自由水分子，同时将大的水分子簇变为小分子团，本体相小分子簇自由水分子增多，盐离子和水分子被进一步分离，本体水相在多孔石墨烯盐水分离器的上下两侧产生的渗透压增大。在磁场作用下，水分子快速穿过多孔石墨烯膜，浓缩海水的淡化工作效率得到极大的提高。随着液位下移，石墨烯电极板表面的旋转运动离子随同溶液一起下移，因此石墨烯电极板不结垢、无吸附饱和现象，石墨烯电极板可以及时地再生。

附图说明

图1为一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置；

图2为一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置中多孔石墨烯盐水分离器的结构示意图；

图3为一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置中多石墨烯电极板的结构示意图。

图中：1、海水淡化罐；2、抽水泵；3、原始海水腔；4、预处理层；5-1、纯净海水腔； 5-2、浓缩海水腔；6、多孔石墨烯盐水分离器；7、淡水腔；8、浓缩海水泄流管道；9-1、9-2、自动阀门；10、淡水出口；11液位计；12、导线；13、输送管道；14、支架；15、石墨烯电极板；16、磁极；17、变压器；18、直流电源；19、盐度计；20、时间继电器；21、饱和海水出口；22、方孔；23、聚四氟乙烯薄板；31、导线；32、聚四氟乙烯窄样条与耐水氰基丙烯酸酯粘结剂；33、聚四氟乙烯薄板；34、导电材料-大面积石墨烯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-3所示，一种基于石墨烯的原始海水与浓缩海水彻底淡化的自动装置，包括原始海水淡化第一单元和浓缩海水淡化第二单元，第一单元与第二单元通过装有自动阀门的浓缩海水泄流管道8连接。两个单元的共同特征是，都包括海水淡化罐1，海水淡化罐1为长方体，其中一个侧面可拆装，海水淡化罐1中均设有待淡化的海水腔、淡水腔7以及在二者之间安装的多孔石墨烯盐水分离器6，淡水腔7底部装有淡水出口10，海水淡化罐1的底部装有支架14竖立在地面上，第一单元支架14的高度等于第二单元整体的高度。

两个单元不同的是，原始海水淡化第一单元海水淡化罐1的待淡化的海水腔为原始海水经过预处理层4过滤的纯净海水腔，纯净海水的盐离子浓度比较稀，浓缩海水淡化第二单元海水淡化罐1的待淡化的海水腔为浓缩海水腔，浓缩海水的盐离子浓度比较高。第一单元海水淡化罐1的中上部设置有海水预处理层4，海水预处理层4顶部为原始海水腔3，原始海水腔3通过输送管道13与抽水泵2连接，海水预处理层4下面装有液位计。浓缩海水淡化第二单元海水淡化罐1的浓缩海水腔内部侧壁装有两块石墨烯电极板15，两块石墨烯电极板15 的面积与长方体海水淡化罐1的侧面面积大小接近，石墨烯电极板15通过导线31与变压器 17连接，变压器17接有直流电源18，石墨烯电极板15上方为液位计。第二单元浓缩海水腔的中部安装有盐度计19。第二单元海水淡化罐1的顶部和底部设置有匀强静磁场，匀强静磁场由磁铁和石墨烯导线31圈产生。

由于浓缩海水淡化第二单元的海水淡化罐1添加了匀强电场和匀强静磁场，使第二单元浓缩海水腔的本体水相盐离子浓度变稀，其在多孔石墨烯盐水分离器6上侧产生的渗透压大于等于原始海水淡化第一单元海水淡化罐1的纯净海水腔的纯净海水产生的渗透压，因此两个单元协同作用极大提高了海水淡化的工作效率。

原始海水淡化第一单元海水淡化罐1的预处理层4包括拦截网和活性炭过滤层。海水预处理层4上部的原始海水腔3高度为19m～3m，可以依靠海水重力加速原始海水流过预处理层4，提高工作效率。第一单元海水淡化罐1的纯净海水腔高度为19m～3m，第二单元海水淡化罐1的浓缩海水腔高度也为19m～3m，第一单元的纯净海水腔的海水通过高度差和装有自动阀门的浓缩海水泄流管道8自动流入第二单元的浓缩海水腔。

两个单元的多孔石墨烯盐水分离器6在海水淡化罐1中呈45度角倾斜放置，对添加的海水流速起缓冲作用。多孔石墨烯盐水分离器6所用的石墨烯孔径均为为19nm。

如图2所示，两个单元的多孔石墨烯盐水分离器6均由两块厚度为29mm的聚四氟乙烯薄板33构成，在聚四氟乙烯薄板33上开方孔22，方孔22中带有一些小方孔22类似筛子，作为石墨烯片过滤的强度支撑膜，并且小方孔22的边长为3mm保证了其中有足够多的石墨烯孔。薄板的其余部分涂有微量耐水氰基丙烯酸酯粘结剂，聚四氟乙烯薄板33之间夹有多孔石墨烯片。

如图3所示，第二单元的石墨烯电极板15由导电材料34大面积石墨烯和绝缘支撑材料聚四氟乙烯薄板33组成，二者之间的紧密固定通过两端的聚四氟乙烯窄样条和耐水氰基丙烯酸酯粘结剂压紧。第二单元的石墨烯电极板15连接变压器17，变压器17连接29290V直流电源18，石墨烯电极板15之间的电压最大可调为290V。变压器17同时连接海水淡化罐1的中部的盐度计19。石墨烯电极板15上方液位计与时间继电器20连接，时间继电器20再连接第一单元的浓缩海水泄流管道8的自动阀。

基于石墨烯的原始海水与浓缩海水彻底淡化装置的工作过程是：

第一单元的抽水泵2通过输送管道13将原始海水输送到海水淡化罐1的原始海水腔3，具有一定高度29m的原始海水在自身重力产生的压强作用下快速通过预处理层4，过滤掉了原始海水中的泥沙、微生物和有机物变为纯净海水进入纯净海水腔。随着时间推移，第一单元的纯净海水腔装满纯净海水时，其安装的液位计自动断掉抽水泵2的电源停止输送原始海水。纯净海水腔中的具有一定高度29m的纯净海水依靠自身重力产生的渗透压差通过多孔石墨烯盐水分离器6将淡水传递到淡水腔7，然后通过淡水出口10流出。纯净海水腔的液位降低时液位计重启抽水泵2输送原始海水。第一单元的海水淡化罐1工作一小时后，纯净海水腔中的纯净海水的盐分变浓，时间继电器20打开自动阀门将盐分变浓的纯净海水通过浓缩海水泄流管道8输送至第二单元的海水淡化罐1的浓缩海水腔，随着时间推移，浓缩海水腔装满浓缩海水时，第二单元海水淡化罐1安装的液位计断掉时间继电器20的电源，继而关闭自动阀门，停止浓缩海水的输送。

接通第二单元的直流电源18，调节变压器17的初始电压为190V，则第二单元海水淡化罐1的浓缩海水腔中石墨烯电极板15之间产生电压为190V的致密匀强电场，石墨烯电极板 15之间的浓缩海水中的正负盐离子反向快速移至两个石墨烯电极板15周围，同时在第二单元海水淡化罐1的顶部和底部产生匀强静磁场，匀强静磁场的初始磁场强度为5T。浓缩海水腔中浓缩海水中的正负盐离子在相互垂直的匀强电场和匀强静磁场中加速运动至两个石墨烯电极板15周围，并且正负盐离子在两个石墨烯电极板15表面不停地旋转运动而不会粘附于电极板表面。几秒钟之内浓缩海水腔中两个石墨烯电极板15中间的浓缩海水的离子分布非常稀疏，并且磁场将水合离子中的结合水分子断裂成为自由水分子，因此本体水相几乎由自由水分子组成，本体水相在多孔石墨烯盐水分离器6上侧产生的渗透压差增加很大，同时在磁场作用下，本体水相自由水分子快速穿过多孔石墨烯膜传递到淡水腔7，然后通过淡水出口 10流出。

随着时间进行，第二单元海水淡化罐1的浓缩海水腔中两个石墨烯电极板15之间的浓缩海水离子分布越来越浓，盐度计19的示数增大从而调节变压器17和变压器17的电压逐渐增大，从而匀强静磁场的强度增大以及两个石墨烯电极板15之间的匀强电场强度增大，以致于浓缩海水中的离子加大速度移向石墨烯电极板15，两个石墨烯电极板15中间的浓缩海水的离子分布重新变得稀疏，本体水相在多孔石墨烯盐水分离器6上侧产生的渗透压差重新增大，本体水相自由水分子快速穿过多孔石墨烯膜传递到淡水腔7。如此反复，浓缩海水腔中的盐离子越来越浓以致达到饱和析晶沉淀在浓缩海水腔底部。此时关闭时间继电器20即关闭了浓缩海水泄流管道8的自动阀门，停止浓缩海水输送。当浓缩海水腔中剩余浓缩海水的高度为浓缩海水腔高度的时，断掉直流电源18，液位计通知自动阀门打开，放出饱和的浓缩海水暂时置于饱和海水储存罐中，打开第二单元海水淡化罐1的一个侧面，取出浓缩海水腔底部的多孔石墨烯盐水分离器6上面沉淀的晶体，置于晶体储存罐中。然后关紧第二单元海水淡化罐1的侧面，饱和海水储存罐中的饱和海水返回浓缩海水腔，打开时间继电器20重启自动阀门，浓缩海水进入浓缩海水腔将返回的饱和海水稀释，接通直流电源18在两个石墨烯电极板 15之间产生致密匀强磁场，浓缩海水淡化的工作重新进行。置于晶体储存罐中的晶体盐可用浮选法分离得到有用的盐分。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，包括原始海水淡化第一单元和浓缩海水淡化第二单元，其特征在于：所述第一单元与第二单元通过装有自动阀门的浓缩海水泄流管道连接；

所述原始海水淡化第一单元由抽水泵和海水淡化罐组成，所述抽水泵与所述海水淡化罐通过输送管道和液位计连接，所述海水淡化罐为长方体，其中一个侧面可拆装，所述第一单元海水淡化罐的中上部设置有海水预处理层，海水预处理层顶部为原始海水腔，所述海水淡化罐的中部为纯净海水腔，所述海水淡化罐的中下部设置有多孔石墨烯盐水分离器，多孔石墨烯盐水分离器的下部设置淡水腔，所述淡水腔底部设置有淡水出口；所述海水淡化罐靠近多孔石墨烯盐水分离器的上方右侧壁设置有浓缩海水泄流管道，所述海水淡化罐的底部装有支架竖立在地面上，所述第一单元支架的高度等于第二单元整体的高度；

所述浓缩海水淡化第二单元由海水淡化罐和匀强电场、匀强静磁场组成，所述海水淡化罐为长方体，其中一个侧面可拆装，所述海水淡化罐内部左右侧壁装有两块石墨烯电极板，两块石墨烯电极板的面积与长方体海水淡化罐的侧面面积大小接近；所述石墨烯电极板上方为液位计，所述石墨烯电极板所在腔体为海水淡化罐的浓缩海水腔；所述浓缩海水腔的中部安装有盐度计；所述石墨烯电极板下方为多孔石墨烯盐水分离器，所述多孔石墨烯盐水分离器下方为淡水腔，所述淡水腔的底部设置有淡水出口，所述海水淡化罐的底部装有支架竖立在地面上；所述海水淡化罐的顶部和底部设置有匀强静磁场，由磁铁及石墨烯导线圈产生。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第一单元海水淡化罐的预处理层包括拦截网和活性炭过滤层，所述海水预处理层上部的原始海水腔高度为1m～3m，可以依靠海水重力加速原始海水流过预处理层，提高工作效率。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第一单元海水淡化罐的上部预处理层与下部多孔石墨烯盐水分离器之间的距离即纯净海水腔高度为1m～3m；所述第二单元的多孔石墨烯盐水分离器上部的浓缩海水腔高度为1m～3m，所述第一单元的纯净海水腔的海水通过高度差和装有自动阀门的浓缩海水泄流管道自动流入第二单元的浓缩海水腔。

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述多孔石墨烯盐水分离器在两个单元的海水淡化罐中呈45度角倾斜放置。

5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第一单元和第二单元的多孔石墨烯盐水分离器所用的石墨烯孔径为1nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述两个单元的多孔石墨烯盐水分离器由两块厚度为2mm的聚四氟乙烯薄板夹有多孔石墨烯片构成，所述聚四氟乙烯薄板上开方孔，所述方孔中设置类方孔筛，作为多孔石墨烯片过滤的强度支撑膜，所述方孔的边长为3mm，所述两块薄板的未开孔部分通过微量耐水氰基丙烯酸酯粘结剂粘接固定。

7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第二单元的石墨烯电极板由导电材料大面积石墨烯和绝缘支撑材料聚四氟乙烯薄板组成，所述石墨烯和聚四氟乙烯薄板通过两端的聚四氟乙烯窄样条和耐水氰基丙烯酸酯粘结剂固定。

8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第二单元的石墨烯电极板连接变压器1，所述变压器1连接220V直流电源，所述石墨烯电极板之间的电压可调范围为0～20V；所述变压器1同时连接海水淡化罐的中部的盐度计，所述盐度计最终调控第二单元的石墨烯电极板之间的电场强度大小。

9.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的海水彻底淡化的自动装置，其特征在于：所述第二单元的匀强静磁场由磁铁及石墨烯导线圈构成，所述石墨烯导线圈连接变压器2，所述变压器2连接海水淡化罐的中部的盐度计，所述盐度计最终调控第二单元的匀强静磁场的强度大小。

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