CN2403776Y - 一种利用磁解分离溶液中离子的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用磁解分离溶液中离子的装置,它是利用动力装置通过传动系统使载流螺线管1做旋转运动,令载流螺线管1内的磁力线切割由进液管2输入的溶液,由于磁场可以均强地穿过溶液,令溶液中的大量离子在洛仑兹力作用下被磁解分离至磁场中不同区域处,利用多根排液管3分别将含有金属阳离子、酸根阴离子和不含离子的溶液输出,其目的是软化硬水、淡化海水、生产纯水、处理污水、生产酸、碱等工业原料。

Description

一种利用磁解分离溶液中离子的装置

本实用新型涉及一种利用磁解分离溶液中离子的装置。

电解质溶液或熔液中的离子在磁场的洛仑兹力下作用下作有序定向运动的过程叫做磁解。磁解可以用来分离溶液中的离子。本发明人于1999年10月14日向中国专利局申报的一项申请号为99121687.3的发明专利就公开了这样一种利用磁解分离溶液中离子的“一种分离溶液中离子的方法及装置”。该发明的装置是将永磁磁铁或电磁铁制造的环形磁铁以异性磁极相对的方式成对地置于环形溶液池的端面两侧，利用动力装置通过传动系统使两个环形磁铁相对于溶液池做旋转运动，使环形磁铁的磁感应线切割环形溶液池中的溶液，通过磁场的洛仑兹力作用将溶液中的金属阳离子或酸根阴离子阻挡分离至环形溶液池中的环形区域里，利用环形排液管将阻挡分离出来的离子输出环形溶液池，同时通过磁场的洛仑兹力作用将溶液中的酸根阴离子或金属阳离子推动分离至环形溶液池的中心区域，利用环形出液管将溶液输出。由于环形排液管和环形出液管输出的溶液中都含有离子，如果用于生产纯水，淡化海水，则还需对输出的溶液进行再处理，使处理工艺显得较为重复。

针对上述发明这一不足之处，本实用新型提供了一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其目的之一是用于清除掉大量溶液中的离子，为工业锅炉提供不含钙、镁离子的软化水，为大型军舰，潜水艇以及沿海严重干旱缺水的地区提供淡化的海水，还可用于净化污水，生产纯水等。

本实用新型还有一个目的，那就是生产酸，碱等工业原料。

为达到上述各目的，本实用新型提供了一种利用磁解分离溶液中离子的装置，它包括至少一个载流螺线管及可使载流螺线管做旋转运动的动力装置和传动系统，所述载流螺线管的磁场内距载流螺线管轴线不同半径处安装有多根可将进液管输入的溶液输出载流螺线管磁场的排液管，当所述动力装置通过传动系统使载流螺线管做旋转运动时，载流螺线管的磁力线即切割由进液管输入磁场的溶液，利用磁场的洛仑兹力作用将溶液中的金属阳离子和酸极阴离子分离至距载流螺线管轴线不同半径处，通过多根排液管分别将含有金属阳离子、酸根阴离子的溶液和不含离子的溶液输出载流螺线管的磁场。

所述动力装置和传动系统包括电机，两个皮带轮，传送带，骨轮筒，所述非导磁材料制造的骨轮筒外圆壁上紧固绕装着载流螺线管，所述电机通过两个皮带轮及传送带拖动骨轮筒作旋转运动。

所述骨轮筒通过两端的轴承被装配在非导磁材料制造的中轴上，骨轮筒与中轴的间隙采用可防止溶液外漏的密封装置密封，中轴的中部外圆上沿轴线方向安装连接有多片可引导溶液以层流状态流向分流筒的非导磁材料制造的导流板，中轴的两端安装连接在机架上；所述中轴的一端的轴肩安装连接至少一根穿过轴肩将溶液输入载流螺线管磁场的进液管，中轴另一端的轴肩安装连接多根穿过轴肩将溶液输出载流螺线管磁场的排液管，所述多根排液管的排液口开在分流筒的各分层槽内。

所述骨轮筒通过两端的轴承被分别装配在机架和短轴上，短轴的一端悬空，另一端安装连接在机架上，骨轮筒内以载流螺线管轴线为中心放置一溶液筒，由非导磁材料制造的溶液筒不接触可做旋转运动的骨轮筒，并与溶液筒的密封盖一起被安装固定在机架上，所述密封盖可将溶液密封在溶液筒内，密封盖上安装连接有一根穿过密封盖沿载流螺线管轴线将未处理的溶液输入溶液筒内端的进液管，进液管在溶液筒中的一段采用非导磁材料管，进液管在溶液筒中一段的外圆上沿轴线方向安装连接有多片可引导溶液以层流状态流向分流筒的非导磁材料制造的导流板，密封盖上还安装连接有多根穿过密封盖将处理过的溶液输出溶液筒的排液管，所述多根排液管的排液口开在分流筒的各分层槽内。

所述分流筒是由非导磁材料薄板制造的多层同心圆筒，分流筒以载流螺线管的轴线为中心安装连接在中轴的轴肩朝向溶液的端面上，或安装连接在密封盖朝向溶液的端面上，可将含有不同性质和浓度的溶液分别引流至多根排液管的开口处，通过多根排液管分别将其输出载流螺线管的磁场。

本实用新型的一种利用磁解分离溶液中离子的装置，是利用载流螺线管内部的磁力线切割由进液管输入的溶液，利用磁场的洛仑兹力作用将溶液中的金属阳离子和酸根阴离子分离至距载流螺线管轴线不同半径处，待溶液流入分流筒后再通过多根排液管分别将含有金属阳离子、酸根阴离子和无离子的溶液输出。由于载流螺线管内部穿过溶液的磁场可以是匀强的，从而可确保溶液中的离子被同步地高效率地磁解分离，故本实用新型用于软化硬水、淡化海水、生产纯水、处理污水、生产酸、碱等工业原料时，具有效率高，能耗低、操作工艺简单，产品质量稳定可靠等特点。

下面结合附图对本实用新型的一种利用磁解分离溶液中离子的装置作进一步详细描述。

图1是本实用新型的一种利用磁解分离溶液中离子的装置的一种实施方式的主视图。

图2是本实用新型的一种利用磁解分离溶液中离子的装置的另一种实施方式的主视图。

从图1所示的本实用新型方式主视图可以看出，由进液管2穿过中轴10的轴肩输入载流螺线管1磁场的溶液可以同做旋转运动的骨轮筒8的内壁接触，使溶液受到内壁的磨擦搅拌作用，影响磁场分离溶液中的离子，但由于利用磁解分离溶液中离子所需的动生电离势通常低于水的电离势，即一般低于1.5伏特，而载流螺线管1内的磁场强度则可以通过增加每匝线圈的电流强度和单位长度的匝数来增加，使得产生磁解溶液中离子的动生电离势所需的载流螺线管1的旋转速度可以相对较低，不会使溶液产生明显的湍流或波动。此外，为了减少骨轮筒8旋转时对溶液的磨擦搅拌作用，还可以采取提高骨轮筒8内壁的加工精度，控制溶液流速，适当加大骨轮筒8直径等技术措施，以确保溶液在骨轮筒8内保持层流状态，使被磁场的洛仑兹力作用分离的离子能够顺利地流入被焊接或用螺栓固定在中轴10轴肩上的分流筒13内，经分流筒13各分层槽内的排液管3将溶液输出。

由于图1所示的本实用新型的实施方式中的被处理溶液可以接触到做旋转运动的骨轮筒8，在骨轮筒8的两端与中轴10之间需采用密封装置11进行密封处理，通常可采用密封圈密封或盘根密封，但密封装置11一般都是易损件，会增加系统工作时的维修量，为此可采取图2所示的本实用新型另一种实施方式，该实施方式的动力装置和传动系统中的电机4，两个皮带轮5和7，传送带6及骨轮筒8与图1所示的实施方式的动力装置和传动系统类似，都是电机4通过两个皮带轮5和7及传送带6拖动骨轮筒8作旋转运动，皮带轮7利用键定位装配在骨轮筒8的一端，紧固绕装在骨轮筒8的外壁上的载流螺线管1线圈中的直流电流由套在骨轮筒8上的铜环利用碳刷传导进去。而这两种实施方式的不同之处在于：图2所示的实施方式中进液管2是沿载流螺线管1轴线从密封盖16穿进溶液筒15，将溶液输入溶液筒15的内端，溶液筒15不接触任何做旋转运动的部件，密封盖16和溶液筒15用螺栓安装固定在机架12上。采用带密封盖16的大开口溶液筒15可以很方便地将溶液筒15中可能出现的沉淀物清除出去，同时也便于修理更换导流板19、分流筒13和进液管2等零部件。

做旋转运动的载流螺线管1的磁力线在切割管内的溶液时存在一个不受磁力线切割的轴线，在这个轴线附近溶液中的离子受到洛仑兹力作用也非常弱，不易产生磁解，使得从这个部位流向分流筒13的溶液中会含有较多的需清除的离子，故本实用新型的两种实施方式中将这个磁力线切割不到的区域分别安装布置具有一定直径的中轴10或进液管2，使溶液不能沿这个磁力线切割不充分的区域流向分流筒13。

图1和图2所示的本实用新型的两种实施方式中都使用了类似的分流筒13和导流板19，但图1所示的实施方式是将导流板19焊接或套装在中轴10上，将分流筒13焊接或用螺钉固定在中轴10的轴肩上，而图2所示的实施方式则是将导流板19焊接或套装在进液管2上，将分流筒13焊接或用螺钉固定在密封盖16上。此外，图1所示的实施方式中骨轮筒8是通过两端的轴承9被装配在中轴10上，中轴10的两端利用螺栓固定安装在机架12上，两个轴承9可采用挡圈或锁母定位；而图2所示的实施方式中的骨轮筒8的一端是通过轴承17直接装配在机架12上，另一端则通过轴承18装配在短轴14上，短轴14的一端悬空，另一端通过螺栓固定在机架12上，轴承17和18同样可采用挡圈或锁母定位。

在图1和图2所示的本实用新型的实施方式主视图中仅象征性地画了三根排液管了，与之相对应地也仅使分流筒13将溶液分为三层，实际实施时可根据要处理溶液中离子的浓度，溶液的流量，处理目的以及骨轮筒8或溶液筒15的内径等因素设计确定排液管3的数量，各排液管3的输出流量和分流筒13的层数，排液管3的数量越多，与之对应的分流筒13的圈层也对应增多，从各排液管3输出的溶液也会相应地在离子浓度，离子性质等方面被细致地区分开来，通过调控各排液管3的流量即可实现从部分排液管3中输出软化水，被淡化的海水，没有离子的纯水或者是酸、碱等溶液。

如果由于溶液中需除掉的离子浓度太高，部分排液管3输出的溶液满足不了质量标准，则可将部分排液管3输出的溶液与另外一套或多套磁解分离溶液中离子的装置的进液管2串联起来，将溶液再处理一次或多次就可生产出满意的产品了。

载流螺线管中如果存在导磁材料，则会强烈地改变导磁材料周围空间的磁场强度，破坏磁通密度的均匀性，故本实用新型的载流螺线管1中的零部件，要选用非导磁材料制造。

本实用新型图1和图2所示的实施方式中的导流板19的数量一般在3至8片之间，其尺寸可根据骨轮筒8或溶液筒15的内径和长度设计制造。此外，本实用新型一种利用磁解分离溶液中离子的装置中的动力装置并不仅限于使用电机4，同样也可以使用其它动力装置，如液压马达、内燃机等；其传动系统也不仅限于带传动，同样也可以采用其它传动形式，如减速机传动，链传动等。载流螺线管1轴线的布置形式既可以是水平方向的，也可以是倾斜方向或垂直方向的，但采用倾斜或垂直布置形式有利于磁解离子过程中产生的沉淀物质的排出。

Claims (5)

1、一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其特征在于：它包括至少一个载流螺线管(1)及可使载流螺线管(1)做旋转运动的动力装置和传动系统，所述载流螺线管(1)的磁场内距载流螺线管(1)轴线不同半径处安装有多根可将进液管(2)输入的溶液输出载流螺线管(1)磁场的排液管(3)，当所述动力装置通过传动系统使载流螺线管(1)做旋转运动时，载流螺线管(1)的磁力线即切割由进液管(2)输入磁场的溶液，利用磁场的洛仑兹力作用将溶液中的金属阳离子和酸根阴离子分离至距载流螺线管(1)轴线不同半径处，通过多根排液管(3)分别将含有金属阳离子、酸根阴离子和不含离子的溶液输出载流螺线管(1)的磁场。

2、按照权利要求1所述的一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其特征在于：所述动力装置和传动系统包括电机(4)，两个皮带轮(5)和(7)，传送带(6)，骨轮筒(8)，所述非导磁材料制造的骨轮筒(8)的外圆壁上紧固绕装着载流螺线管(1)，所述电机(4)通过两个皮带轮(5)和(7)及传送带(6)拖动骨轮筒(8)作旋转运动。

3、按照权利要求2所述的一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其特征在于：所述骨轮筒(8)通过两端的轴承(9)被装配在非导磁材料制造的中轴(10)上，骨轮筒(8)与中轴(10)的间隙采用可防止溶液外漏的密封装置(11)密封，中轴(10)的中部安装连接有多片可引导溶液以层流状态流向分流筒(13)的非导磁材料制造的导流板(19)，中轴(10)的两端安装连接在机架(12)上，所述中轴(10)一端的轴肩安装连接至少一根穿过轴肩将溶液输入载流螺线管(1)磁场的进液管(2)，中轴(10)另一端的轴肩安装连接多根穿过轴肩将溶液输出载流螺线管(1)磁场的排液管(3)，所述多根排液管(3)的排液口开在分流筒(13)的各分层槽内。

4、按照权利要求2所述的一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其特征在于：所述骨轮筒(8)通过两端的轴承(17)和(18)被分别装配在机架(12)和短轴(14)上，短轴(14)的一端悬空，另一端安装连接在机架(12)上，骨轮筒(8)内以载流螺线管(1)轴线为中心放置一溶液筒(15)，由非导磁材料制造的溶液筒(15)不接触可做旋转运动的骨轮筒(8)，并与溶液筒(15)的密封盖(16)一起被安装固定在机架(12)上，所述密封盖(16)可将溶液密封在溶液筒(15)内，密封盖(16)上安装连接有一根穿过密封盖(16)沿载流螺线管(1)轴线将未处理的溶液输入溶液筒(15)内端的进液管(2)，进液管(2)在溶液筒中一段采用非导磁材料管，进液管(2)在溶液筒中一段的外圆上沿轴线方向安装连接有多片可引导溶液以层流状态流向分流筒(13)的非导磁材料制造的导流板(19)，密封盖(16)上还安装连接有多根穿过密封盖(16)将处理过的溶液输出溶液筒(15)的排液管(3)，所述多根排液管(3)的排液口开在分流筒(13)的各分层槽内。

5、按照权利要求3或4所述的一种利用磁解分离溶液中离子的装置，其特征在于：所述分流筒(13)是由非导磁材料薄板制造的多层同心圆筒，分流筒(13)以载流螺线管(1)的轴线为中心安装连接在中轴(10)的轴肩朝向溶液的端面上，或安装连接在密封盖(16)朝向溶液的端面上，可将含有不同性质离子和浓度的溶液分别引流至多根排液管(3)的开口处，通过多根排液管(3)分别将其输出载流螺线管(1)的磁场。

Images