專利名稱：高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種海水淡化器，尤其涉及一種高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器。
背景技術(shù)：
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(nèi)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(nèi)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。中國專利201120165739. X公開的一種“基于旋轉(zhuǎn)磁場的海水淡化器”和“Simulation of RotatingMagnetic Field on Ion Distribution in Saltwater^C13th IEEE Joint InternationalComputer Science and Information Technology Conference,JICSIT 2011) 一文中米用旋轉(zhuǎn)穩(wěn)恒磁場對過水管道內(nèi)海水中的靜止鹽離子施加洛淪茲力的方法來分離海水中的鹽離子，實現(xiàn)海水淡化的目的。離子受到的洛淪茲力與磁場強度、磁場旋轉(zhuǎn)速度等有關(guān)。但目前磁場強度、磁場旋轉(zhuǎn)速度都尚不能達到理想水平，所以這種方法離實際應(yīng)用還有一定距離。電滲析法是利用正、負離子交換膜具有選擇透過性和電場的作用，強行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的。實際應(yīng)用時，通常用上百對以上交換膜，以提高分離效率。電滲析過程中，離子交換膜透過性、離子濃差擴散、水的透過、極化電離等因素都會影響分離效率。另外，目前存在一種電吸附的海水淡化器。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(yīng)即時排出濃鹽水。這種電吸附的海水淡化器，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。在“Ion Distribution in Saltwater under High-voltage Static ElectricField”, ( Advanced Materials Research Vols. 361-363 (2012)，pp. 865-869) —文中提出了利用高壓靜電場來分離離子的思想，分析表明在過水管道兩端面上，離子濃度極大。中國專利201110152425. O公開了一種“基于離子反轉(zhuǎn)的高壓靜電型海水淡化器”，該專利提出將海水中的陰陽離子反轉(zhuǎn)到一絕緣薄膜兩側(cè)面，利用高壓靜電場和陰陽離子之間的靜電引力的共同作用，來增加離子的聚集濃度，提高海水淡化效率的思想。雖然離子濃度有較大提高，但把離子和淡水實際隔離并取出一直沒有較好的方法
實用新型內(nèi)容
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的離子濃度小和不易與水分離等不足之處，本實用新型提供了一種能極大地提高離子去除濃度，使鹽水中的離子與水更容易分離的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器。本實用新型提供的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，包括正高壓電極板、負高壓電極板、絕緣過水管道、陰陽離子復(fù)合槽、以及具有憎水性的陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板；所述正高壓電極板、陰離子收集絕緣圓板、陽離子收集絕緣圓板和負高壓電極板相互平行、且依次豎直設(shè)置在陰陽離子復(fù)合槽的上方；所述陰離子收集絕緣圓板的 下部和陽離子收集絕緣圓板的下部分別伸入陰陽離子復(fù)合槽內(nèi)，陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板均可繞自身的軸線轉(zhuǎn)動；所述絕緣過水管道水平設(shè)置在陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板之間并與陰離子收集絕緣圓板平行；在絕緣過水管道的一側(cè)設(shè)有與陰離子收集絕緣圓板正對的陰離子噴嘴，在絕緣過水管道的另一側(cè)設(shè)有與陽離子收集絕緣圓板正對的陽離子噴嘴。作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述絕緣過水管道上的陰離子噴嘴和陽離子噴嘴位于陰離子收集絕緣圓板與陽離子收集絕緣圓板的軸線上方。作為本實用新型的另一種優(yōu)選方案，所述陰陽離子復(fù)合槽的一端設(shè)有復(fù)合槽入水口，陰陽離子復(fù)合槽的另一端設(shè)有復(fù)合槽出水口。作為本實用新型的一種改進方案，在絕緣過水管道的一側(cè)沿絕緣過水管道的長度方向設(shè)有多個與陰離子收集絕緣圓板正對的陰離子噴嘴，在絕緣過水管道的另一側(cè)沿絕緣過水管道的長度方向設(shè)有多個與陽離子收集絕緣圓板正對的陽離子噴嘴。本實用新型的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)
占-
^ \\\ ·(I)、本實用新型的海水淡化器分離海水中的離子能力極強，正高壓電極板和負高壓電極板平行且分別帶正負高電壓，極間形成強大的高壓靜電場，因而噴嘴端面上的離子濃度極大且最高，顯著增強了對海水中離子的分離能力。(2)、本實用新型采用陰離子噴嘴和陽離子噴嘴將帶有離子的水霧噴向收集絕緣圓板上，因離子噴嘴內(nèi)徑極小，以保證帶離子的水滴呈霧狀噴射；同時保證了霧滴的不連續(xù)性，使離子與淡水得以實際分離。(3)、本實用新型中的離子噴嘴內(nèi)徑極小，帶離子的水滴呈霧狀噴射，保證了噴嘴端面上離子濃度最高的海水霧化噴射，霧滴直徑極小，而其比表面極大(面積/體積)，使得噴射出來的霧滴的離子體積濃度可以極大，分離效率極高。(4)、本實用新型利用具有憎水性的陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板收集離子，充分利用了憎水絕緣表面的憎水性能，使得其表面帶電液滴的不連續(xù)，隔離了淡水、海水以及高鹽度海水,實現(xiàn)了海水和淡水的實際分離。(5)、本實用新型能連續(xù)分離離子，采用陰陽離子復(fù)合槽、旋轉(zhuǎn)的陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板，使鹽離子連續(xù)不斷被電場分離，從低勢能位置轉(zhuǎn)移、反轉(zhuǎn)到高電勢位置，并匯聚到離子絕緣收集圓板的側(cè)面上并被去除。可連續(xù)供水，極大地提高了海水淡化的生產(chǎn)效率。

[0018]圖I為高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中I一正高壓電極板；2—陰離子收集絕緣圓板；3—陰離子；4一陰離子噴嘴；5—過水管道進水口； 6—過水管道；7—過水管道出水口； 8—陽離子噴嘴；9 一陽離子收集絕緣圓板；10—負高壓電極板；11 一陽離子；12—陰陽離子復(fù)合槽；13—復(fù)合槽入水口 ； 14一復(fù)合槽水出口。
具體實施方式
以下結(jié)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。如圖I所示，高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，包括正高壓電極板I、負高壓電極板10、絕緣過水管道6、陰陽離子復(fù)合槽12、以及具有憎水性的陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9。正高壓電極板I、陰離子收集絕緣圓板2、陽離子收集絕緣圓板9和負高壓電極板10相互平行、且依次豎直設(shè)置在陰陽離子復(fù)合槽12的上方。陰離子收集絕 緣圓板2的下部和陽離子收集絕緣圓板9的下部分別伸入陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)，陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9均可繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(本實施例中，陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9為同步轉(zhuǎn)動)。絕緣過水管道6水平設(shè)置在陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9之間并與陰離子收集絕緣圓板2平行。本實施例中，絕緣過水管道6的橫截面為矩形結(jié)構(gòu)，在絕緣過水管道6的一側(cè)(附圖中為左側(cè))設(shè)有與陰離子收集絕緣圓板2正對的陰離子噴嘴4，在絕緣過水管道6的另一側(cè)(附圖中為右側(cè))設(shè)有與陽離子收集絕緣圓板9正對的陽離子噴嘴8。左側(cè)的正高壓電極板I、陰離子收集絕緣圓板2和陰離子噴嘴4與右側(cè)的負高壓電極板10、陽離子收集絕緣圓板9和陽離子噴嘴8相對絕緣過水管道6對稱分布(即正高壓電極板I與負高壓電極板10相對絕緣過水管道6對稱分布，陰離子收集絕緣圓板2與陽離子收集絕緣圓板9相對絕緣過水管道6對稱分布，陰尚子噴嘴4與陽尚子噴嘴8相對絕緣過水管道6對稱分布)。絕緣過水管道6上的陰離子噴嘴4和陽離子噴嘴8位于陰離子收集絕緣圓板2與陽離子收集絕緣圓板9的軸線上方。陰離子噴嘴4將帶有陰離子3的水霧噴射向陰離子收集絕緣圓板2的上方，并沉積在陰離子收集絕緣圓板2上；陽離子噴嘴8將帶有陽離子11的水霧噴射向陽離子收集絕緣圓板9的上方，并沉積在陽離子收集絕緣圓板2上。由于陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9具有憎水性，水霧形成水滴，且水滴孤立存在。陰陽離子復(fù)合槽12的一端設(shè)有復(fù)合槽入水口 13，陰陽離子復(fù)合槽12的另一端設(shè)有復(fù)合槽出水口 14。通過該復(fù)合槽入水口 13可不斷地向陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)注入海水，通過復(fù)合槽出水口 14可不斷地將陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)的陰陽離子復(fù)合后的濃海水排出。高壓靜電型離子噴霧式海水淡化方法，包括如下步驟I)、將正高壓電極板I與高壓電的正極連接，負高壓電極板10與高壓電的負極連接，正高壓電極板I與負高壓電極板10帶高壓電后，在正高壓電極板I與負高壓電極板10之間建立高壓靜電場；并使陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9分別繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(本實施例中，陰離子收集絕緣圓板2和陽離子收集絕緣圓板9同步轉(zhuǎn)動)。2)、通過過水管道進水口 5向過水管道6內(nèi)不斷地通入一定壓力的海水，海水在過水管道6內(nèi)流動時，高壓靜電場把海水中的陰離子拉向陰離子噴嘴4，把海水中的陽離子拉向陽離子噴嘴8，陰離子噴嘴4上的陰離子濃度增大，因過水管道6內(nèi)部壓力比外部壓力大，陰離子噴嘴4向陰離子收集絕緣圓板2噴射帶有陰離子的水霧，帶有陰離子3的水霧便沉積在陰離子收集絕緣圓板2上；同時，陽離子噴嘴8上的陽離子濃度增大，陽離子噴嘴8向陽離子收集絕緣圓板9噴射帶有陽離子11的水霧，帶有陽離子的水霧便沉積在陽離子收集絕緣圓板9上；海水通過陰離子噴嘴4和陽離子噴嘴8后離子濃度降低，直至成淡水并從過水管道出水口 7排出。3)、通過陰陽離子復(fù)合槽12—端的復(fù)合 槽入水口 13向陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)不斷地通入海水，直至陰離子收集絕緣圓板2與陽離子收集絕緣圓板9的下部浸入海水中；由于陰離子收集絕緣圓板2具有憎水性，沉積在陰離子收集絕緣圓板2上的帶有陰離子3的水霧逐漸形成水滴，且水滴孤立存在，在陰離子收集絕緣圓板2繞其軸線旋轉(zhuǎn)的過程中，水滴便被帶入陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)的海水中；同時，由于陽離子收集絕緣圓板9具有憎水性，沉積在陽離子收集絕緣圓板9上的帶有陽離子11的水霧逐漸形成水滴，水滴孤立存在，在陽離子收集絕緣圓板9繞其軸線旋轉(zhuǎn)的過程中，水滴便被帶入陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)的海水中，陰陽離子在陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)復(fù)合；最后，復(fù)合后的濃海水從復(fù)合槽出水口 14排出。由于陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9的表面具有憎水性，利用水滴的表面張力使其旋轉(zhuǎn)出水面部分便不攜帶水滴，即開始沉積在其表面上的離子得以溶于陰陽離子復(fù)合槽12內(nèi)的海水中。在絕緣許可情況下，電壓越高電場越強，陰離子噴嘴4和陽離子噴嘴8的管內(nèi)徑越小，則霧中離子濃度越高，離子分離效果越好。在絕緣過水管道6的一側(cè)沿絕緣過水管道6的長度方向設(shè)有多個與陰離子收集絕緣圓板2正對的陰離子噴嘴4，在絕緣過水管道6的另一側(cè)沿絕緣過水管道6的長度方向設(shè)有多個與陽離子收集絕緣圓板9正對的陽離子噴嘴
8。當合理設(shè)置多個離子噴嘴，離子噴嘴就會噴射帶凈剩離子的水霧，因而過水管道6內(nèi)的離子濃度逐漸降低，直至成淡水并由過水管出水口排出，在離子收集絕緣圓板不斷旋轉(zhuǎn)時，過水管道6內(nèi)可連續(xù)供水，極大地提高了海水淡化的生產(chǎn)效率。過水管道6內(nèi)部的壓力比外部壓力大于一定程度，離子噴嘴噴射離子水霧的效果最佳；如果壓力差太小，則噴射離子水霧的效果不佳。由于陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9的表面具有憎水性，憎水性保證離子噴嘴噴出的帶離子的水滴在陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9的一定旋轉(zhuǎn)速度情況下，能以孤立狀態(tài)分布在陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9的內(nèi)側(cè)面上，從而保證了陰離子噴嘴4和陽離子噴嘴8處的絕緣能力；而且還保證了陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9旋轉(zhuǎn)出陰陽離子復(fù)合水槽12后不攜帶陰陽離子，起到除去鹽離子的作用。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，大幅度地提高陰離子收集絕緣圓板2和陽離子離子收集絕緣板9上的離子濃度。電壓越高，電場對離子的靜電力就越大，離子分離效果就越好。但是電壓應(yīng)該限制在一定范圍內(nèi)，太高的電壓會導(dǎo)致放電，損壞各部件。陰離子噴嘴4和陽離子噴嘴8的內(nèi)徑越小越好，因為噴嘴端面上離子濃度最高，其直徑越小，霧滴直徑就越小，霧滴表面的離子濃度就越高，離子分離效果就越好。通過本實用新型的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器可以顯著提高海水中離子的分離效率，實現(xiàn)了海水和淡水的實際分離。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)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(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，其特征在于包括正高壓電極板(I)、負高壓電極板(10)、絕緣過水管道(6)、陰陽離子復(fù)合槽(12)、以及具有憎水性的陰離子收集絕緣圓板(2)和陽離子收集絕緣圓板(9)； 所述正高壓電極板(I)、陰離子收集絕緣圓板(2)、陽離子收集絕緣圓板(9)和負高壓電極板(10)相互平行、且依次豎直設(shè)置在陰陽離子復(fù)合槽(12)的上方；所述陰離子收集絕緣圓板(2)的下部和陽離子收集絕緣圓板(9)的下部分別伸入陰陽離子復(fù)合槽(12)內(nèi)，陰離子收集絕緣圓板(2)和陽離子收集絕緣圓板(9)均可繞自身的軸線轉(zhuǎn)動； 所述絕緣過水管道(6)水平設(shè)置在陰離子收集絕緣圓板(2)和陽離子收集絕緣圓板(9)之間并與陰離子收集絕緣圓板(2)平行；在絕緣過水管道(6)的一側(cè)設(shè)有與陰離子收集絕緣圓板(2)正對的陰離子噴嘴(4)，在絕緣過水管道(6)的另一側(cè)設(shè)有與陽離子收集絕緣圓板(9)正對的陽尚子噴嘴(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，其特征在于所述絕緣過水管道(6)上的陰離子噴嘴(4)和陽離子噴嘴(8)位于陰離子收集絕緣圓板(2)與陽離子收集絕緣圓板(9)的軸線上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，其特征在于所述陰陽離子復(fù)合槽(12)的一端設(shè)有復(fù)合槽入水口(13)，陰陽離子復(fù)合槽(12)的另一端設(shè)有復(fù)合槽出水口(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，其特征在于在絕緣過水管道(6)的一側(cè)沿絕緣過水管道(6)的長度方向設(shè)有多個與陰離子收集絕緣圓板(2)正對的陰離子噴嘴(4)，在絕緣過水管道(6)的另一側(cè)沿絕緣過水管道(6)的長度方向設(shè)有多個與陽離子收集絕緣圓板(9)正對的陽離子噴嘴(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓靜電型離子噴霧式海水淡化器，包括相互平行、且依次豎直設(shè)置在陰陽離子復(fù)合槽上方的正高壓電極板、陰離子收集絕緣圓板、陽離子收集絕緣圓板和負高壓電極板；陰離子收集絕緣圓板和陽離子收集絕緣圓板均可繞自身的軸線轉(zhuǎn)動，其下部分別伸入陰陽離子復(fù)合槽內(nèi)；絕緣過水管道水平設(shè)置在兩個離子收集絕緣圓板之間，絕緣過水管道的兩側(cè)分別設(shè)有離子噴嘴。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，大幅度地提高了離子收集絕緣圓板上的離子濃度，提高海水離子的分離效率；充分利用了憎水絕緣表面的憎水性能，隔離了淡水、海水以及高鹽度海水，提高海水離子的分離效率，實現(xiàn)了海水和淡水的實際分離。
文檔編號C02F103/08GK202449902SQ201220060509
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者劉述喜, 古亮, 夏巖松, 李山, 胡曉倩, 蔣東榮, 賀娟, 賀曉蓉 申請人:重慶理工大學(xué)