CN2514901Y

CN2514901Y - 磁渗析机

Info

Publication number: CN2514901Y
Application number: CN 01274741
Authority: CN
Inventors: 魏海京
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2011-12-28

Abstract

本实用新型公开了一种磁渗析装置,由可转动的径向磁场和固定的环形膜组件10组成。径向磁场由若干磁体4、5固定在导磁圆环1、2上形成;膜组件10由阴、阳离子膜、隔板等迭压构成。磁场高速旋转时,水道中的水体相对垂直磁场运动,水中正负离子受洛仑兹力作用,沿轴向的两个不同方向运动;由于离子膜的选择透过性,一些水道中的水体被淡化,相邻水道中的水体被浓缩。本装置可用于海水及各种浓度溶液的淡化、浓缩、精制或纯化。

Description

磁渗析机

本实用新型涉及一种渗析装置，特别涉及一种利用磁场和离子交换膜分离溶液中的电解质，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的装置。

由冶金工业出版社2001年出版的《膜法水处理技术》(书号ISBN 7-5024-2394-X)一书可知：“电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。在水处理方面，……目前已成为一种重要的膜法水处理方法”(见该书27页)。在利用电渗析进行水处理时，由于水是一种强极性电介质(相对介电常数ε₁＝80)，在电场中水分子必然要被极化(取向极化)，因此外电场对正负离子的作用力大大被削弱。如果要提高外电压来增大电场力的作用，超过一定的限度，则水分子又会被电解，电流的效率会更低。因而电渗析装置都只能在低电流密度状态下运行，而且电能的有效利用率相对很低，特别是分离高浓度咸水时能耗太高。例如在常温下从海水(浓度为35000mg/L)中获取一立方米淡水，理论功值只耗能0.72k.w.h；如果采用反渗析方式，耗能3-4k.w.h；而用电渗析方式要耗能30k.w.h以上，超过理论功值几十倍(以上数据见该书第7页)。因此电渗析装置通常只用在中低浓度咸水除盐，在海水淡化和高浓度咸水淡化领域因能耗太高而大受限制。另外，电渗析装置运行时必需配备直流电源(整流装置或直流发电装置)；两极室处于高电位差下，电极板易结垢和漏电，因此极室里的极水必须单独循环，而且还得定期酸洗或倒极运行等；因此电渗析装置运行的配套设施较多，运行工艺较复杂，这些都影响其广泛应用。

本实用新型的目的在于克服电渗析装置能耗过高及其他弱点，提供一种能淡化海水和高浓度咸水而又结构合理、比较节省能源、安全可靠、使用简便的渗析装置，使膜渗析分离技术在更广的领域得到应用。

为达此目的，本实用新型采用的技术方案主要在于用磁渗析代替电渗析，具体如下：

同心的两个(也可以是多对)高导磁材料制作的园环(半径一大一小小)固定在也用高导磁材料制作的一块园盘的一面；园盘另一面中心垂直园盘接转动轴置于轴坐和支架上(也可直接或通过变速装置联接在原动机转轴上)，可由原动机带动园盘和园环一起高速转动。沿大园环的内圈和小园环的外圈固定若干块永磁体(也可设置为电磁体)，磁极取向都沿径向一致，使两环之间形成一圈径向磁场(磁力线都指向轴心或都由轴心向外)；导磁园环和园盘形成磁路。由阴、阳离子膜、隔板和压板等交替迭压而成的有若干相间的浓、淡室和两侧极室的园环状膜组件固定在一块绝缘硬板上，进、出水口也固定在硬板上；绝缘硬板用支架固定。膜组件两边极室中各置有一块电极板，两块电极板由外导线联成短路状态。园环形膜组件可从一侧(导磁园盘末联转轴的那一侧)嵌入环形径向磁场中，使两者中心轴线重合在同一轴线上；环形膜组件内、外侧与磁极之间留一定间隙，与导磁园板之间也留一定间隙，保证环形磁场能绕环形膜组件自如旋转。运行时，原动机带动磁场绕环形膜组件高速旋转；原水由进水口压入膜组件的水道中以低速循环。水体相对磁场作高速切割磁力线运动，则水体中正负离子在洛仑兹力作用下，沿轴向的两相反方向运动，由于阴、阳离子膜的选择透过性，使一些水道中的水体被淡化，相邻水道中的水体被浓缩；浓、淡水分别由相应的出水口引出，实现渗析分离的目的。

本装置是利用磁场对运动电荷的洛仑兹力实现渗析分离，水分子在此渗析过程中不可能发生极化，较之电渗析最大的优点就是避免了水分子的极化带来的一切不良影响。水是一种顺磁质，其相对磁导率接近于一，磁场在水体中几乎不受影响；磁场对正负离子的作用力不会象电场那样会因为水分子的存在而减弱。本装置实质上可看成是一个特殊的“磁流体发电机”，膜组件中的水体在充当“电枢”的过程中实现了渗析，“发电机外电路”由电极板通过导线短路，“发电”的能量几乎全部转为“内电路”渗析所需的能量，能量转化合理、高效。另外，本装置如用永磁体，则可省去电渗析必需的直流电源设备；由于本装置两电极板接成短路状态，因此极室的“极水”无需单独循环；为防止离子膜和极板结垢，只要让磁场反向旋转，浓、淡水出口互变，就可方便实现“倒极”运行；只要调整磁场转速和膜组件中水体的流速就可以使除盐率和产水量达到合适的要求，适用于海水和各种浓度溶液的除盐需要，使用简便。本装置有完整的磁路，无电磁污染和其他污染。磁体可长期使用，水道检修和更换十分方便。

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明：

附图1为A-A剖视图；图2为B-B剖视图。

图中标注1为大半径的导磁环；2为小半径的导磁环；3为固定大小导磁环1、2的导磁园盘；4为固定于大环1内圈上的若干块永磁体；5为固定于小环2外圈上的若干块永磁体；磁体组4、5的磁极取向都沿径向一致(磁体组4、5都可用电磁体代替)；6为连接在园盘3中心的转轴；7为轴套；轴套7固定在支架8上；支架8固定在底坐9上；由以上这些装置构成可由原动机带动而高速旋转的径向环形磁场。10为由阴、阳离子膜、隔板、压板等交替迭压而成的有若干浓、淡室相间和两边极室的环形膜组件；膜组件10两边的极室中各置有一块电极板，两电极板用导线联成短路状态；膜组件10固定在一块绝缘硬板11上；硬板11固定在支坐12上；支坐12固定在底坐9上；14为进出水口，分别与浓、淡室、极室相通，也固定在硬板11上；由以上这些装置构成固定不动的环形膜组件10。总装时，环形膜组件10从导磁园盘3末接转轴的那一面嵌入环形磁场中，使环形膜组件10的中心轴线与导磁园盘3的中心轴线重合；膜组件10与磁体4、5之间留间隙13，与导磁园盘3之间留间隙15。运行时，原动机带动径向磁场以高速U绕环形膜组件10旋转；原水由进水口压入膜组件10各水道(浓、淡室、极室)中以低速v循环；这时水体中的正、负离子相对垂直磁场以速度(U+v)作高速运动，洛仑兹力则迫使正、负离子在水道中沿轴向的两个不同方向运动；一些水道中的正、负离子可穿过阴、阳离子膜，则这些水道中的水体被淡化，相邻水道中的离子不能穿过离子膜，则这些水道中的水体被浓缩，淡水和浓缩水由不同的出水口引出；渗析形成的电流通过正、负极室中的电极板由外电路短路泄放，渗析可顺利进行；两极室的极水可随浓缩水一道引出。改变磁场转速U和水体流速v的大小，则可调整除盐率和产水量。改变磁场转动方向和浓、淡出水口互换，则可实现倒极运行。

本实施方式中，也可以在同一导磁园盘上形成多道同心环形径向磁场，配合多道同心环形膜组件一起运行，则可提高磁体利用率和离子膜的利用率。

Claims

1、一种磁渗析装置，包括可转动的磁场和嵌入磁场之间的固定的膜组件(10)以及转轴(6)、轴座(7)、支架(8、12)、底座(9)，其特征在于：磁场的方向是径向的，是由两组永磁体(4、5)磁极取向径向一致固定在大小两道导磁环(1、2)的内外圈上，再固定于一块导磁园盘(3)上连接转轴(6)形成的；膜组件(10)是园环状的，是由阴离子膜、阳离子膜、隔板、压板等交替迭压而成的，浓室、淡室相间隔的，两边为极室的若干小水道的组合，固定在一块绝缘硬板(11)上，再固定于支架(12)及底座(9)上。

2、根椐权利要求1所叙述的磁渗析装置，其特征在于：形成径向磁场的永磁体(4、5)可用电磁体代替。

3、根椐权利要求1所叙述的磁渗析装置，其特征在于：形成径向磁场的永磁体(4、5)可以是两组以上，固定在相应的导磁环上，再固定于导磁园盘(3)上，形成多道同心的环形径向磁场，配以相应的固定在硬板(11)上的多道同心环形膜组件一起运行。

4、根椐权利要求1所叙述的磁渗析装置，其特征在于：由导磁环(1、2)和导磁盘(3)以及磁体(4、5)之间的空间形成闭合磁路。

5、根椐权利要求1所叙述的磁渗析装置，其特征在于：环形膜组件(10)两边的极室中各置有一块电极板，这两块电极板用外导体联成短路状态。

6、根椐权利要求1所叙述的磁渗析装置，其特征在于：环形膜组件(10)设置有进、出水口(14)，分别与浓室、淡室、极室相通。