CN87100164A

CN87100164A - 液体离子筛

Info

Publication number: CN87100164A
Application number: CN 87100164
Authority: CN
Inventors: 周永才; 王新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-01-06
Publication date: 1988-07-20

Abstract

一种液体离子筛，属于用磁场处理水、废水或污水的设备。该种离子筛由一组磁镜和装有进出液体管的空腔组成，磁镜形成非均匀磁场，进液体口位于较强磁场处，经处理后的去离子水出口位于强磁场处，高浓度离子液体出口位于弱磁场处，当待处理的液体以一定速率沿着进液体口进入空腔时，将受到磁力(洛仑兹力)的作用，使其中的离子同时向弱磁场区域移动。该液体离子筛结构简单，加工要求精度低，制做方便，成本低。

Description

本发明涉及到用磁场处理水、废水或污水的设备。

中国专利申请CN86101249A揭示了一种含碳酸钙水的处理装置，该装置主要由内外两根套管及一组永久磁铁构成，内外两套管利用端头同轴安装，使两者之间构成一环形空间，磁铁块用垫片隔开，迭接起来，使其邻接的磁极极性相同，置于介电材料制的内套管之中，让待处理水沿着螺旋形径迹流动，穿过由永久磁铁产生的磁场而得到处理，这种装置的特点是：两个端头分别安装在内外两根套管的两端，同时将它们固定在各自的位置上，这些端头各有中心孔，並有一个或数个侧孔，藉以连通中心孔与上述环形空间，该发明的目的是制造一种不受家用设备或工业设备管道中水流量影响的水处理装置，其效率基本保持稳定，并具备各种必要条件使其处于钝化区而不生锈。中国专利申请CN85203732U表明了另一种借助于磁场处理水质的装置，该装置由导磁元件及附属的紧固件组成，其特征在于导磁体外壳与导磁芯同轴焊接成一体，顶盖紧压在导磁体外壳顶端，与导磁芯之间形成磁隙，导磁芯上缠绕有一定匝数的密绕励磁线圈，在导磁芯内部与导磁芯同轴地开设有一水道，水道一端与底端盖上的进水管接头相通，另一端在导磁芯上部分支通向磁隙。该发明的目的是提供具有强大磁场且结构简单，无须再充磁的新型磁化水器。上述装置在原理上运用了洛仑兹力，前者结构较为复杂，这些装置只能改变所处理水中某些盐类的结晶状态，不具有分离和筛选离子的能力。

本发明的目的是提供一种结构简单，可除去液体中各种离子的设备。

本发明是根据磁镜反射效应的原理而设计的。液体中带电离子在非均匀磁场中的运动满足下列方程式：

m (dVρ)/(dt) ＝-qV_⊥Bz （1）

m (dVφ)/(dt) ＝^- ₊qV₁₁Bρ （2）

m (dVz)/(dt) ＝-qV_⊥Bρ （3）

（方程式2中的一号表示正离子的运动轨迹，十号表示负离子的运动轨迹）。

式中：m为带电电子的质量，q为带电离子的电量，V₁₁为带电离子在垂直于磁力线方向上的分速度，V₁₁为带电离子在平行于磁力线方向上的分速度，Bz为磁场强度在柱坐标系中Z向的分量，Bρ为磁场强度在柱坐标系中径向的分量， (dVρ)/(dt) 、 (dUφ)/(dt) 、 (dUz)/(dt) 分别为带电离子在柱坐标系中径向、角向、Z向上的加速度。

方程式（1）表示带电离子在非均匀磁场中受到一个与径向相反的力，即向心力，使离子在垂直于Z轴的平面内作回旋运动。方程式（2）表示带电离子的回旋运动速度随Bρ的增加而增加，使离子在Z方向逐渐增强的磁场中作围绕磁力线的运动。方程式（3）表示由于V_⊥和Bρ的作用，带电离子受到一个Z负方向的洛仑兹力，这个力使沿着Z轴方向回旋前进的离子在Z轴方向产生负加速度，导致离子的Z向速度逐渐减小，最后变为零。由上可知，液体中的带电离子难于穿过强磁场处，而被约束在弱磁场区域作回旋运动。

本发明所述的液体离子筛由一组磁镜和装有进出液体管的空腔组成，磁镜形成非均匀磁场，进液体口位于较强磁场处，经处理的去离子水出口位于强磁场处，高浓度离子液体出口位于弱磁场处，当待处理的液体以一定速率沿着进液体口进入空腔时，将受到磁力（洛仑兹力）的作用，使其中的离子（包括正离子和负离子）同时向弱磁场区域移动。

磁镜可以用通电线圈制做，也可以用环形永久磁铁制做。所述的一组磁镜可以是一个磁镜，两个或多个磁镜对称放置或非对称放置，其磁镜的磁极位置放置不限，但磁镜的放置必须使空腔内形成非均匀磁场。由方程式（3）得知，磁场的位形愈大，离子的分离效果愈好。当该磁场的最大场强大于最小场强的三倍时，能取得较为理想的效果。

上述的空腔可以采用几何对称或不对称形状，但应避免容易形成死角的情况，采用对称形状将能避免因液体中的离子与水分子的碰撞，而产生逃逸的现象，同时也使得加工制做较为容易，如可做成圆台形，圆锥形，圆柱形等。

进液体管可以是一根或多根，其安装位置应与磁力线的夹角呈80°～100°，为了获得好的分离效果，进液体口应位于较强磁场处，使液体中的离子一进入空腔便受到磁力的作用。由方程式（3）可以看出，带电离子所受到的Z负方向的洛仑兹力与V_⊥成正比，所以，液体进入空腔的速度愈大（V_⊥与该入射速度成正比），分离离子的效果也就愈好。提高入射速度的途径可以是外加泵，紧缩进液体管口或者是二者的结合。一般入射速度大于每秒6米较为理想。

去离子水出口位于强磁场处，也可以是一根或多根，其制做材料不限，但选用导磁性材料时，可能使得去离子水管轴线上的磁场减弱，对离子的反射不能产生积极作用，而选用非屏蔽磁的材料则无不良影响。

高浓度离子液体出口位于弱磁场处，可分为沉淀物排出口和非沉淀物的排出口，高浓度离子液体排出管上可安装水阀，以使得可视工作情况选择连续性排液，间歇性排液以及控制排液量。

进液体管，高浓度离子液体排出管和空腔都应选择非屏蔽磁的材料制做，如塑料、玻璃、铜、铝等。

图1是本发明的原理图。

图2是液体离子筛的结构图。

图3是进液体管结构图。

图4是进液体管结构图。

图5是进液体管结构图。

图6是进出液体管结构图。

图7是高浓度离子液体排出管结构图。

图8是由几个液体离子筛串联而构成的水处理设备。

图1表示带电离子进入由磁镜产生的非均匀磁场后的运动轨迹，带电离子沿Z向做围绕磁力线的回旋运动，当进入强磁场处时，受到反射。

图2中所示的为本发明的一种实施例。

一对磁镜（2）水平同轴安装在形状对称的空腔（1）的两侧，进液体管（3）呈对称垂直插入空腔（1）中，（3）的进口在磁镜附近，并靠近空腔对称轴线，高浓度离子液体排出管（4）位于空腔中部，沉淀物排出管（5）在空腔（1）的底部，去离子水管（6）通过磁镜（2）的轴线。

在本实施例中，由一对磁镜所产生非均匀磁场的最大场强为1000高斯，液体入射速度为每秒15米。

图3是进液体管的三面视图。这种进液体管的管口部位呈鸭嘴形，其目的是为了提高液体的入射速度。

图4和图5是进液体管的另外两个实施例。图4中所示的为在进液体管口部位加一花板。图5中所示的为圆形紧缩管口，其目的均与上相同。

图6可做为进液体管，去离子水管及高浓度离子液体排出管的一种实施例，采用圆形管结构。

图7为非沉淀高浓度离子液体排出管的另一种实施例。该实施例中，在管口的轴线部位有狭缝，狭缝上宽下窄，可使处于空腔下部的带离子液体沿狭缝进入排出管。

图8所示的为适用于正负离子容易产生沉淀型盐类的二级四反射液体离子筛，它是由两个二反射液体离子筛串联而成的水处理设备，进水处采用水泵加压，磁镜的电源由220伏电源经桥式二极管整流后供给。在实际使用中，可制做一系列多级多反射的水处理设备。

本发明所述的液体离子筛，结构简单，加工制做时要求精度低，易于实施，原材料来源方便，成本低廉。由于该种液体离子筛是针对液体中带电离子的带电特征而设计的，就为其应用提供了广阔的前景，既可用于工业废水的处理，也可用于进行海水淡化，以及一般的硬水软化、矿泉水除铁和实验室中分离极性溶剂的离子。

Claims

1、一种用磁场处理水、废水或污水的液体离子筛，其特征在于由一组磁镜和装有进出液体管的空腔组成，磁镜形成非均匀磁场，进液体口位于较强磁场处，经处理后的去离子水出口位于强磁场处，高浓度离子液体出口位于弱磁场处，当待处理的液体以一定速率沿着进液体口进入空腔时，将受到磁力的作用，使其中的离子同时向弱磁场区域移动。

2、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于所述的一组磁镜可以是一个磁镜、两个或多个磁镜对称放置或非对称放置，磁镜的磁极可任意放置。

3、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于所述空腔可以采取对称形状。

4、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于所述的进液体管可以是一根或多根，其安装位置在磁镜附近，并与磁场中磁力线的夹角为80°～100°。

5、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于所述的去离子水管可以是一根或多根，并可通过磁镜轴线。

6、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于所述的高浓度离子液体出口管可分为沉淀物排出管和非沉淀物排出管，沉淀物排出管位于空腔底部，非沉淀物排出管位于空腔中部。

7、按照权利要求1、3、4、6所述的液体离子筛，其特征在于所述的空腔、进液体管和高浓度离子液体排出管由非屏蔽磁的材料制做。

8、按照权利要求1或5所述的液体离子筛，其特征在于去离子水管的制做材料不限，但选择非屏蔽磁的材料为佳。

9、按照权利要求1或4所述的液体离子筛，其特征在于进液体管的管口可以做成圆形、鸭嘴形或花板形。

10、按照权利要求1所述的液体离子筛，其特征在于可以将若干个离子筛串联起来，组成水处理设备。