超重力反滲透溶液分離裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及動力設備技術領域，具體是一種超重力反滲透溶液分離裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在空調、動力、化工技術領域中常常涉及對溶液中水的分離，如在海水淡化工程 中，要將水從海水中分離出來，這個分離過程可以靠反滲透來完成，其原理是利用高壓提高 溶液中水的化學勢，使得其可以通過滲透膜向膜的另外一側轉移，從而起到對溶液的分離 作用。
[0003] 在反滲透時，一般要將稀溶液加壓到Mpa級的高壓，稀溶液中的水通過滲透膜滲 透出去后剩下的濃溶液仍有較大的液體壓力能，可以通過液體能量回收器來回收這部分能 量，提高系統效率，增加系統的技術經濟性，但液體能量回收器價格昂貴，如在海水淡化工 程中，能量回收器的初投資費用就占總投資的10-15%，這使得液體能量回收器在反滲透溶 液分離中應用得并不多。
[0004] 這樣，有必要對現有的反滲透溶液分離裝置進行改進，使得其不要能量回收器，又 達到液體壓力能的回收效果，以提高系統的技術經濟價值和可行性。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的超重力反滲透溶液分離裝置。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種超重力反滲透溶液分離裝置；包括轉軸， 所述轉軸上設置有高壓栗、反滲透器、溶液栗；所述溶液栗液體進口通過管道A設置有稀溶 液進口；所述溶液栗液體出口連接反滲透器液體進口；所述反滲透器出水口連接高壓栗液 體進口；所述高壓栗液體出口通過管道C設置有純水出口；所述反滲透器液體出口通過管 道B設置有濃溶液出口。
[0007] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離裝置的改進：所述純水出口、稀溶液 進口、濃溶液出口布置在轉軸的軸心位置；溶液栗布置在靠近轉軸一側；高壓栗、反滲透器 布置在轉軸的回轉半徑上。
[0008] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離裝置的進一步改進：所述轉軸上設置 有底座；所述底座上設置高壓栗、反滲透器、溶液栗、管道A、管道B、管道C。
[0009] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離裝置的進一步改進：反滲透器的數量 為一個或者多個。
[0010] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離裝置的進一步改進：所述反滲透器的 數量為多于一個，所述多個反滲透器繞轉軸的軸心對稱布置。
[0011] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離裝置的進一步改進：所述高壓栗、反 滲透器、溶液栗之間分別通過管道相互連接。
[0012] -種超重力反滲透溶液分離方法；包括超重力反滲透溶液分離裝置；所述轉軸帶 動高壓栗、反滲透器、溶液栗一定角速度旋轉；所述稀溶液進口通過管道A導入低壓稀溶液 到溶液栗增壓；所述溶液栗流出的稀溶液在離心力和壓差的共同作用下被增壓到超高壓； 所述超高壓液體進入反滲透器，在滲透膜的作用下，形成濃溶液和水；所述濃溶液從液體出 口流出，在管道B內經離心力和壓差的共同作用下成為低壓濃溶液，并通過濃溶液出口流 出；所述水從反滲透器出水口流出，進入高壓栗增壓到超高壓；所述高壓栗流出的水在離 心力和壓差的共同作用下變成低壓純水，并通過純水出口排出。
[0013] 作為對本發明所述的超重力反滲透溶液分離方法的改進：所述高壓栗、反滲透器、 溶液栗通過底座實現平穩的旋轉。
[0014] 本發明與現有反滲透裝置相比，具有以下優點：
[0015] 1)無需能量回收器，液體壓力能可自動高效回收。
[0016] 2)系統構造簡單，具有更高的技術經濟價值。
【附圖說明】
[0017] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0018] 圖1是本發明的主要結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1、圖1給出了一種超重力反滲透溶液分離裝置及方法。超重力反滲透溶液 分離裝置包括轉軸2,該轉軸2上設置有底座1 ;在底座1上設置高壓栗8、反滲透器7、溶液 栗6、管道A、管道B、管道C(通過底座1可以穩定設置在轉軸2上的高壓栗8、反滲透器7、 溶液栗6、管道A、管道B、管道C)。
[0020] 溶液栗6液體進口通過管道A設置有稀溶液進口 3 ;溶液栗6液體出口連接反滲 透器7液體進口；反滲透器7出水口連接高壓栗8液體進口；高壓栗8液體出口通過管道C 設置有純水出口 5 ;反滲透器7液體出口通過管道B設置有濃溶液出口 4。
[0021 ] 純水出口 5、稀溶液進口 3、濃溶液出口 4布置在轉軸2的軸心位置；溶液栗6布置 在靠近轉軸2的位置（如設置在轉軸2的一側）；高壓栗8、反滲透器7布置在轉軸2的回 轉半徑上，兼顧動平衡。。
[0022] 以上所述的反滲透器7的數量可以為一個或者多個。當反滲透器7的數量為多于 一個時，多個反滲透器7繞轉軸2的軸心對稱布置。以上所述高壓栗8、反滲透器7、溶液栗 6之間分別通過管道相互連接，為了方便表述，將該管道統稱為管道D。
[0023] 超重力反滲透溶液分離方法：具體如下：
[0024] 1、通過轉軸2帶動底座1以一定角速度旋轉；通過底座1帶動高壓栗8、反滲透器 7、溶液栗6以一定的角速度穩定的旋轉。
[0025] 2、稀溶液進口 3經管道A通過溶液栗6的稀溶液進口導入低壓稀溶液，該低壓稀 溶液通過溶液栗6增壓，壓力略增大用以克服流動過程中的阻力損失。
[0026] 3、從溶液栗6流出的稀溶液在管道D內，受到離心力和壓差的共同作用，被增壓到 超高壓，并通過反滲透器7的液體進口進入到反滲透器7內；在反滲透器7內，該稀溶液中 的一部分水分通過滲透膜，稀溶液變為濃溶液；
[0027] 之后，濃溶液從反滲透器7的液體出口流出，在管道B內的離心力和壓差的共同作 用下變成低壓濃溶液，并通過濃溶液出口 4流出；
[0028] 另外通過滲透膜析出的水從反滲透器7的出水口流出后被高壓栗8增壓到超高 壓，然后在管道C中通過離心力和壓差的共同作用下變成低壓純水，并通過純水出口 5排 出。
[0029] 如此循環，可實現稀溶液中水的連續分離過程。
[0030] 以上實施例1中所述的旋轉角速度一般不需要限定，高可到10000轉/分，低可幾 百轉/分，回轉半徑越大，旋轉角速度可降低。
[0031] 而其被分離工質一般就是鹽溶液，但其滲透壓最好不要太高，如不超過15Mpa，否 則會損壞滲透膜。
[0032] 實施實例1的計算參數見表1 (針對1kg水）。設計條件為：系統回轉半徑0. 5m， 對海水進行反滲透，進料海水中媽離子含量為360ppm，鎂離子含量為1176ppm，鈉離子含量 為10065ppm，鉀離子含量為366ppm，硫酸根離子含量為2480ppm，氯離子含量為18152ppm， 溫度為25°C，海水滲透壓為2. 4Mpa，系統產水率為25%，排出的濃海水的滲透壓為3. 2Mpa， 反滲透過程的平均驅動壓差為2. 95Mpa，系統轉速為2004轉/分，高壓栗和溶液栗功耗分別 為6. 88kJ/kg和2. 5kJ/kg，系統火用效（定義為進料海水最小分離功和栗總功耗之比）為 32%。本系統無需能量回收器，海水增加的液體壓力能全部回收，實施環節簡單，技術經濟 性好，有效實現了本發明的初衷。
[0033] 以上實施實例中，可綜合考慮具體的使用條件與要求、技術經濟性能等因素合理 確定系統的設計參數，以兼顧系統的適用性和經濟性。
[0034] 表1實施實例1的計算結果（針對1kg水）
[0035]
[0036]
[0037] 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的一個具體實施例。顯然，本發明 不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直 接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種超重力反滲透溶液分離裝置；其特征是：包括轉軸（2)，所述轉軸（2)上設置有 高壓栗（8)、反滲透器（7)、溶液栗（6); 所述溶液栗（6)液體進口通過管道A設置有稀溶液進口（3); 所述溶液栗（6)液體出口連接反滲透器（7)液體進口； 所述反滲透器（7)出水口連接高壓栗（8)液體進口； 所述高壓栗（8)液體出口通過管道C設置有純水出口（5); 所述反滲透器（7)液體出口通過管道B設置有濃溶液出口（4)。2. 根據權利要求1所述的超重力反滲透溶液分離裝置，其特征是：所述純水出口（5)、 稀溶液進口（3)、濃溶液出口（4)布置在轉軸（2)的軸心位置； 溶液栗（6)布置在靠近轉軸（2) -側； 高壓栗（8)、反滲透器（7)布置在轉軸（2)的回轉半徑上。3. 根據權利要求2所述的超重力反滲透溶液分離裝置，其特征是：所述轉軸（2)上設 置有底座（1); 所述底座（1)上設置高壓栗（8)、反滲透器（7)、溶液栗（6)、管道A、管道B、管道C。4. 根據權利要求3所述的超重力反滲透溶液分離裝置，其特征是：反滲透器（7)的數 量為一個或者多個。5. 根據權利要求3所述的超重力反滲透溶液分離裝置，其特征是：所述反滲透器（7) 的數量為多于一個，所述多個反滲透器（7)繞轉軸（2)的軸心對稱布置。6. 根據權利要求4或者5所述的超重力反滲透溶液分離裝置，其特征是：所述高壓栗 (8)、反滲透器（7)、溶液栗（6)之間分別通過管道相互連接。7. -種超重力反滲透溶液分離方法；包括超重力反滲透溶液分離裝置；其特征是：所 述轉軸（2)帶動高壓栗（8)、反滲透器（7)、溶液栗（6) -定角速度旋轉； 所述稀溶液進口（3)通過管道A導入低壓稀溶液到溶液栗（6)增壓； 所述溶液栗（6)流出的稀溶液在離心力和壓差的共同作用下被增壓到超高壓； 所述超高壓液體進入反滲透器（7)，在滲透膜的作用下，形成濃溶液和水； 所述濃溶液從液體出口流出，在管道B內經離心力和壓差的共同作用下成為低壓濃溶 液，并通過濃溶液出口（4)流出； 所述水從反滲透器（7)出水口流出，進入高壓栗（8)增壓到超高壓； 所述高壓栗（8)流出的水在離心力和壓差的共同作用下變成低壓純水，并通過純水出 口（5)排出。8. 根據權利要求7所述的超重力反滲透溶液分離方法，其特征是：所述高壓栗（8)、反 滲透器（7)、溶液栗（6)通過底座（1)實現平穩的旋轉。
【專利摘要】本發明公開了一種超重力反滲透溶液分離裝置；包括轉軸(2)，所述轉軸(2)上設置有高壓泵(8)、反滲透器(7)、溶液泵(6)；所述溶液泵(6)液體進口通過管道A設置有稀溶液進口(3)；所述溶液泵(6)液體出口連接反滲透器(7)液體進口；所述反滲透器(7)出水口連接高壓泵(8)液體進口；所述高壓泵(8)液體出口通過管道C設置有純水出口(5)；所述反滲透器(7)液體出口通過管道B設置有濃溶液出口(4)。
【IPC分類】C02F103/04, B01D61/12, B01D61/08, C02F1/44, C02F103/08
【公開號】CN105152269
【申請號】CN201510395652
【發明人】王厲
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月3日