專利名稱:離子反轉式高壓靜電海水淡化器的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種海水淡化器,尤其涉及一種離子反轉式高壓靜電海水淡化器。
背景技術:
人類的淡水資源越來越少而需求量越來越大。海水淡化是解決水資源短缺的有效途徑。目前,已有專利表明把過水管道放在靜止強磁場中,鹽水在管道內高速流動時, 鹽水中的正負離子承受方向相反的羅倫茲力而分離,使水得到淡化。但是,要求管道內的海水的流動速度很高,因而需要的水壓很大,能量消耗大,效率低。高速流動時其離子承受的羅倫茲力的受力時間短,因而離子分離的時間短,進一步降低了分離效率。另外,目前存在一種電滲析的海水淡化器。其中的電極距離很小,電極之間的電壓很小,對海水中離子的吸附力很有限。而且,需要對電極電壓進行正負交變,以釋放吸附的離子,降低電極腐蝕程度。釋放吸附的離子后,鹽水濃度提高,應即時排出濃鹽水。這種電滲析的海水淡化器,電極電壓極性的改變和濃鹽水的排出占用了離子分離時間,降低了海水淡化效率;而且電壓極性的改變極大地增加了能耗;電極有一定的腐蝕。
實用新型內容為了克服現有的水壓大、分離時間短、效率低下、吸附濃度小等不足之處,本實用新型提供了一種不僅大幅度降低管道水壓,降低功耗,而且能極大地提高離子去除濃度,使鹽水中的離子分離更充分的離子反轉式高壓靜電海水淡化器。本實用新型提供的離子反轉式高壓靜電海水淡化器,包括高壓正極板、高壓負極板、圓筒型的離子反轉器和絕緣離子收集器;所述高壓正極板與高壓負極板平行設置,所述離子反轉器以可旋轉的方式設在高壓正極板和高壓負極板之間,且離子反轉器的軸線與高壓正極板的板面平行;所述絕緣離子收集器的橫截面為矩形結構,且設在離子反轉器的軸線上,絕緣離子收集器的兩側面分別與高壓正極板和高壓負極板平行。進一步,所述離子反轉器的內圓上沿軸向均布設有多個葉片,離子反轉器的內圓在圓周方向上均布設有多個與葉片垂直的圓弧形隔板;所述離子反轉器的內圓上由葉片和圓弧形隔板分割為多個凹陷區域。進一步,所述離子反轉器的內圓上的葉片沿順時針方向傾斜設置。再進一步,所述絕緣離子收集器的兩側面上分別設有橫向隔板和縱向隔板,所述絕緣離子收集器的兩側面由橫向隔板和縱向隔板分割為多個內凹區域。本實用新型的離子反轉式高壓靜電海水淡化器,與現有技術相比,具有如下優
點(1)本實用新型的離子分離能力極強,兩電極板平行且帶正負高電壓,極間形成強大的高壓靜電場,增強對離子的分離能力。[0012](2)本實用新型能連續分離離子,采用旋轉的離子反轉器和絕緣離子收集器,使鹽離子連續不斷從低勢能位置轉移、反轉到高電勢位置,并匯聚到絕緣離子收集器兩側面上并被去除。(3)電極電壓無須交變,這在一定程度上降低了能耗。(4)應用異性離子的相互吸引的特性,能大幅度提高離子在離子收集板兩側壁上的富集濃度,使鹽水中的離子分離更充分,極大地提高了離子分離效率。
圖1為離子反轉式高壓靜電海水淡化器的結構示意圖;圖2為離子反轉式高壓靜電海水淡化器中離子反轉器的局部結構示意圖。附圖中1 一高壓正極板;2—高壓負極板;3—離子反轉器;4一絕緣離子收集器;5—葉片;6—弧形隔板;7—橫向隔板;8—縱向隔板;9一凸楞。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。圖1為離子反轉式高壓靜電海水淡化器的結構示意圖,圖2為離子反轉式高壓靜電海水淡化器中離子反轉器的局部結構示意圖,如圖所示。離子反轉式高壓靜電海水淡化器,包括高壓正極板1、高壓負極板2、圓筒型的離子反轉器3和絕緣離子收集器4。高壓正極板1與高壓負極板2平行設置,離子反轉器3以可旋轉的方式設在高壓正極板1和高壓負極板2之間,且離子反轉器3的軸線與高壓正極板1的板面平行。絕緣離子收集器4的橫截面為矩形結構,且設在離子反轉器3的軸線上,絕緣離子收集器4的兩側面分別與高壓正極板1和高壓負極板2平行。圓筒型離子反轉器3的一端為鹽水進水口,另一端為淡水出水口,陰陽離子由絕緣離子收集器4收集并排出。其中,離子反轉器3的內圓上沿軸向均布設有多個葉片5,離子反轉器3的內圓在圓周方向上均布設有多個與葉片垂直的圓弧形隔板6,葉片5和圓弧形隔板6的數量可根據實際情況進行確定(如根據離子反轉器3的內圓大小進行確定)。離子反轉器3的內圓上由葉片5和圓弧形隔板6分割為多個凹陷區域。離子反轉器3的內圓上的葉片沿順時針方向傾斜設置。絕緣離子收集器4的兩側面上分別設有橫向隔板7和縱向隔板8,絕緣離子收集器4的兩側面由橫向隔板7和縱向隔板8分割為多個內凹區域。凹陷區域和內凹區域用于存儲離子,防止水在軸線方向流動時帶走離子。本實施例中,離子反轉器3的內圓和葉片5的兩側壁設有垂直于軸線的凸棱9,防止離子隨水的流動被水帶出離子反轉器3而降低海水的淡化效率。離子反轉器3中的鹽水流動速度不能太快,海水在離子反轉器3內需緩慢流動,以保證最多的離子反轉,避免交換的離子被流過的水帶到淡水出水口排出。離子反轉器3旋轉,而高壓正極板1和高壓負極板2靜止,鹽水由離子反轉器3流入。當高壓正極板1和高壓負極板2帶高壓電時,強電場會在兩電極之間形成,方向由高壓正極板1到高壓負極板2。陰離子始終受到向左的電場力,而陽離子始終受到向右的電場力。離子反轉器3內鹽水中的陰離子在向左電場力的作用下向左邊運動,離子反轉器3內左側壁陰離子濃度較高;而陽離子向右運動,離子反轉器3內左側壁陰離子濃度較高。當離子反轉器3順時針旋轉時,陰離子由于受到葉片5的限制而隨著離子反轉器3的旋轉而由低電勢能位置旋轉至高勢能位置,并在葉片5 —定角度時,被電場力帶出,加速并運動到絕緣離子收集器4的右側壁,富集并被排出,陽離子與陰離子類似。該海水淡化器能高效淡化海水、苦咸水和處理部分工業廢水。高壓正極板1與高壓負極板2之間的靜電壓在絕緣許可的條件下盡可能大,而距離盡可能小,以提高電場強度而增強離子的電場力,使離子收集濃度提高。離子反轉器3上的凸棱9數量盡量多、凸棱壁盡量薄,這樣離子反轉器3內壁被劃分的凹陷區域數量多,增加離子濃度梯度和反轉效果。絕緣離子收集器4的壁盡量薄,增加其兩側面異性離子間的吸引力,提高離子的富集濃度。絕緣離子收集器4上設有凸棱,凸棱量盡量多、凸棱壁盡量薄,增加離子濃度梯度和反轉效果。在電場力的作用之下,離子反轉器3內對應兩側壁處的離子始終被束縛在離子反轉器3的凹陷區域。當離子反轉器3順時針旋轉時,由于葉片5、弧形隔板6和凸棱9的共同限制,離子會隨著離子反轉器3的旋轉而被帶到絕緣離子收集器4的另一邊。在一定角度和電場力的作用下,離子被傾倒出凹陷區域,最后聚集到絕緣離子收集器4側壁上的內凹區域。絕緣離子收集器4的側壁上也分布同樣的凸棱。離子反轉器3使大量離子從低勢能位置移動到高勢能位置,然后在電場力的作用下,匯聚于絕緣離子收集器兩側壁。本實用新型采用高壓靜電場的靜電引力來強行分離海水中的陰陽離子,極大幅度地提高絕緣離子收集器4上的離子濃度。而絕緣離子收集器4的兩側壁聚集異性離子,它們異性相吸的特性使得絕緣離子收集器4上的離子濃度進一步提高,以上特點可以顯著提高海水中離子的分離效率。最后說明的是,以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍,其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種離子反轉式高壓靜電海水淡化器,其特征在于包括高壓正極板(1)、高壓負極板(2)、圓筒型的離子反轉器(3)和絕緣離子收集器(4);所述高壓正極板(1)與高壓負極板 (2)平行設置,所述離子反轉器(3)以可旋轉的方式設在高壓正極板(1)和高壓負極板(2) 之間,且離子反轉器(3)的軸線與高壓正極板(1)的板面平行;所述絕緣離子收集器(4)的橫截面為矩形結構,且設在離子反轉器(3)的軸線上,絕緣離子收集器(4)的兩側面分別與高壓正極板(1)和高壓負極板(2)平行。
2.根據權利要求1所述的離子反轉式高壓靜電海水淡化器,其特征在于所述離子反轉器(3)的內圓上沿軸向均布設有多個葉片(5),離子反轉器(3)的內圓在圓周方向上均布設有多個與葉片(5)垂直的圓弧形隔板(6);所述離子反轉器(3)的內圓上由葉片(5)和圓弧形隔板(6)分割為多個凹陷區域。
3.根據權利要求1所述的離子反轉式高壓靜電海水淡化器,其特征在于所述離子反轉器(3)的內圓上的葉片沿順時針方向傾斜設置。
4.根據權利要求1至3中任一項權利要求所述的離子反轉式高壓靜電海水淡化器,其特征在于所述絕緣離子收集器(4)的兩側面上分別設有橫向隔板(7)和縱向隔板(8),所述絕緣離子收集器(4)的兩側面由橫向隔板(7)和縱向隔板(8)分割為多個內凹區域。
專利摘要本實用新型公開了一種離子反轉式高壓靜電海水淡化器,包括高壓正極板、高壓負極板、圓筒型離子反轉器和絕緣離子收集器;高壓正極板與高壓負極板平行設置,離子反轉器以可旋轉的方式設在高壓正極板和高壓負極板之間,且軸線與高壓正極板的板面平行;絕緣離子收集器的橫截面為矩形結構,且設在離子反轉器的軸線上,兩側面分別與高壓正極板和高壓負極板平行。該淡化器離子分離能力極強,兩電極板平行且帶正負高電壓,極板間形成強大的高壓靜電場,增強對離子的分離能力,使鹽離子連續不斷從低勢能位置轉移,反轉到高電勢位置,并匯聚到絕緣離子收集器兩側面上并被去除,使鹽水中的離子分離更充分,極大地提高了離子分離效率。
文檔編號C02F1/48GK202072524SQ20112019083
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者劉偉, 古亮, 張蓮, 李山, 賀曉蓉, 趙明富, 鄧易元, 陳鴻雁 申請人:重慶理工大學