專利名稱：一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，尤其是利用溶 液的密度比溶劑大的特點(diǎn)，在溶液與溶劑之間安裝半透膜，在溶液升高后，其產(chǎn)生的壓強(qiáng)大 于滲透壓時，通過半透膜的溶劑也開始上升，當(dāng)溶液與溶劑同時升高且達(dá)到一定高度后，就 會出現(xiàn)溶劑的溶劑液面高于溶液的溶液液面的情況，高出溶液液面的溶劑相對于溶液液面 就具有了勢能，將勢能轉(zhuǎn)化為其他能量，就能供人類使用，同時得到了溶劑也可供人類使用 的一種裝置。
背景技術(shù)：
目前，半透膜技術(shù)在淡化海水中使用很廣泛，簡單地說，當(dāng)純水和鹽水被理想半透 膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時膜純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜 注入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動將會受到 抑制而減慢，當(dāng)施加的壓力達(dá)到某一數(shù)值時，水通過膜的凈流量等于零，這個壓力稱為滲透 壓力，當(dāng)施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，鹽水中的水將 流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反滲透處理的基本原理，該原理也適用于其他溶液，通常地 說，反滲透法，是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離技術(shù)，該膜一般叫 半透膜，也可叫反滲透膜，對膜一側(cè)的溶液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆 著自然滲透的方向作反向滲透，從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液，高壓側(cè)得到 濃縮的溶液，即濃縮液，該方法在淡化海水時，對膜一側(cè)的海水施加壓力，當(dāng)壓力超過海水 的滲透壓時，水會逆著自然滲透的方向作反向滲透，從而在膜的低壓側(cè)得到透過的淡水，高 壓側(cè)得到濃縮的海水，，但需要消耗能量，同樣淡化、濃縮其他溶液一樣需要消耗大量能量， 在提倡節(jié)能環(huán)保的今天，怎樣減少反滲透法淡化、濃縮溶液消耗的能量，就成為人類關(guān)注的 問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有反滲透法淡化、濃縮溶液需要消耗能量的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種 利用溶液密度比溶劑密度大的特點(diǎn)，由于滲透壓在溫度與濃度一定時基本保持不變，當(dāng)不 斷增加溶液高度，當(dāng)溶液高度增加到其壓力大于滲透壓時，在溶劑側(cè)，溶劑不斷滲出，溶液 液面不斷升高，最終溶劑液面的高度將超過溶液的液面，高出溶液液面的溶劑相對于溶液 液面就有了勢能，勢能可以轉(zhuǎn)化為人類需要的動能、電能等，同時得到了溶劑或淡化的溶液 (如果是理想的半透膜，得到的是溶劑)，該過程不但沒使用能量，而且還多出了能量供人 類使用，同時沒消耗能量就從溶液中得到了溶劑。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明裝置主要主要由溶液容器、溶劑容器、溶液、溶劑、半透膜組成，且溶液容器 與溶劑容器足夠高(觀察者在底部)或足夠深(觀察者在頂部)，溶液容器與溶劑容器之間 連接有半透膜，裝在溶液容器中的溶液產(chǎn)生的壓力使溶液中的溶劑通過半透膜滲透出溶劑進(jìn)入溶劑容器，由于溶液的密度大于溶劑的密度，在溶液濃度和溫度一定的情況下，滲透壓 可以看成一個常數(shù)，當(dāng)溶液高度增加到一定程度，滲透出的溶劑的溶劑液面高度將會超過 溶液液面高度，高出的溶劑相對于溶液液面具有勢能，勢能就可以轉(zhuǎn)化為動能加以利用，比 如發(fā)電等。為了將勢能轉(zhuǎn)化為電能，可以在溶劑容器與溶液容器之間連接壓力管道，在壓力 管道的適當(dāng)位置安裝發(fā)電機(jī)組，就可以實(shí)現(xiàn)勢能變動能再變電能的能量轉(zhuǎn)換過程，溶劑通 過壓力管道進(jìn)入發(fā)電機(jī)組流回溶液中，再通過半透膜進(jìn)入溶劑容器中，完成一個循環(huán)過程， 這一過程周而復(fù)始，能量就會源源不斷地產(chǎn)生，供人類使用。由于溶劑容器與溶液容器底部受到的壓力過大，制造難度大，且浪費(fèi)材料，為了解 決這個問題，可以把溶劑容器安裝在溶液容器中，溶劑容器四周被溶液包圍，這樣就可以使 溶劑容器的內(nèi)外壁受到的壓力抵消掉大部分，溶劑容器可以做得較薄，主要考慮溶液容器 的耐壓強(qiáng)度；當(dāng)然，也可以交換位置，把溶液容器安裝在溶劑容器中，溶液容器四周被溶劑 包圍，這樣就可以主要考慮溶劑容器的耐壓強(qiáng)度是否足夠；還有一種辦法就是將溶液容器 與溶劑容器都浸入海水中，溶液容器與溶劑容器四周都被海水包圍，海水與溶液溶劑不發(fā) 生關(guān)系，這樣溶液容器與溶劑容器受到的壓力被海水壓力抵消很多，可以把溶劑容器和溶 液容器的強(qiáng)度做的較低，即節(jié)約了材料，又具有較好的安全性能。使用該方法淡化海水時，可以直接把溶劑容器浸入海水中，把海水當(dāng)成溶液，海岸 當(dāng)溶液容器使用，溶劑就是水，當(dāng)然溶劑容器底部必須浸入海水足夠深，使通過半透膜滲透 出的淡水水平面高于海平面，才能產(chǎn)生能量與不消耗能量產(chǎn)生淡水，達(dá)到一舉兩得的效果。


下面是附圖的簡要說明。圖1是本發(fā)明基本原理示意圖。圖中1.溶液容器，2.溶劑容器，3.溶液， 液面。圖2是本發(fā)明用于發(fā)電的原理示意圖。圖中1.溶液容器，2.溶劑容器，3.溶液， 液面，8.壓力管道，9.發(fā)電機(jī)組。圖3是本發(fā)明容器套容器原理示意圖。圖中1.溶液容器，2.溶劑容器，3.溶液， 液面。圖4是本發(fā)明容器安裝在海水中的原理示意圖。圖中1.溶液容器，2.溶劑容器，3.溶液，4.溶劑，5.半透膜，6.溶液液面，7.溶劑 液面，10.海水。圖5是本發(fā)明把海洋中的海水當(dāng)溶液的淡化海水原理示意圖。圖中2.溶劑容器，4.溶劑，5.半透膜，7.溶劑液面，10.海水，11.海平面，12.海岸。
具體實(shí)施例方式在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5的實(shí)施例中，我們以實(shí)施一種溶液與溶劑壓力反滲透
4.溶劑，5.半透膜，6.溶液液面，7.溶劑 4.溶劑，5.半透膜，6.溶液液面，7.溶劑 4.溶劑，5.半透膜，6.溶液液面，7.溶劑產(chǎn)生能量及溶劑的裝置為例對本發(fā)明進(jìn)一步說明在圖1中，溶液容器1中裝有溶液3，溶劑容器2中裝有溶劑4，溶液容器1中的溶 液3與溶劑容器2中的溶劑4之間間隔有半透膜5，當(dāng)我們逐漸升高溶液液面6的高度，當(dāng)溶 液3本身產(chǎn)生的壓強(qiáng)大于滲透壓時，開始有溶劑6被壓出(溶劑容器2原來可以是空的)，隨 著溶液液面6的不斷升高，溶劑液面7也不斷地升高，由于溶液3的密度較大，溶劑4的密度 小，單位高度的溶液3產(chǎn)生的壓強(qiáng)大于單位高度溶劑4產(chǎn)生的壓強(qiáng)，所以溶劑4升高的幅度 大于溶液3升高的幅度，我們以蔗糖溶液為例，利用一個簡單的表格來說明這個問題，假設(shè) 使用30°C時不同密度的蔗糖溶液，溶液濃度分為5^^10^^20%,30^^40%,50^^60%, 密度為該濃度在30°C時的密度(該濃度為理論值，沒考慮壓力的影響)，單位為千克/立方 米，滲透壓為30°C時該濃度對應(yīng)下的滲透壓，已換算成水柱高度，單位為米，以便計(jì)算，溶液 高對應(yīng)溶劑高表示在溶劑高度為一定值時，不同濃度的溶液通過半透膜滲透扣除滲透壓后 溶劑所能達(dá)到的最大高度值，半透膜被認(rèn)為是理想半透膜，也就是完全不允許溶質(zhì)通過，只 允許溶劑通過，在實(shí)際中，很多時候在溶劑側(cè)是得到的是淡化了的溶液，也就是有部分溶質(zhì) 通過半透膜5進(jìn)入溶劑容器，表中數(shù)值及計(jì)算結(jié)果只是在理想狀況下的初略數(shù)值及初略計(jì) 算結(jié)果，僅供參考，表格如下30°C時蔗糖水溶液高度對應(yīng)的溶劑高度(已扣除反滲透壓)
權(quán)利要求
1.一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，主要由溶液容器(1)、溶劑 容器O)、溶液(3)、溶劑G)、半透膜( 組成，其特征是溶液容器(1)與溶劑容器(2)足 夠高或足夠深，溶液容器(1)與溶劑容器( 之間連接有半透膜(5)，裝在溶液容器(1)中 的溶液C3)產(chǎn)生的壓力使溶液C3)中的溶劑通過半透膜( 滲透出進(jìn)入溶劑容器O)，使溶 劑液面(7)高于溶液液面(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，其特征 是在溶劑容器( 與溶液容器(1)之間連接壓力管道(8)，在壓力管道(8)的適當(dāng)位置安 裝有發(fā)電機(jī)組(9)，溶劑(4)通過壓力管道(8)進(jìn)入發(fā)電機(jī)組(9)流回溶液(3)中，再通過 半透膜( 進(jìn)入溶劑容器O)中，完成一個循環(huán)過程，這一過程周而復(fù)始，能量就會源源不 斷地產(chǎn)生。
3.如權(quán)利要求1所述的一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，其特征 是溶劑容器( 安裝在溶液容器(1)中，溶劑容器O)四周被溶液C3)包圍。
4.如權(quán)利要求1所述的一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，其特征 是溶液容器(1)安裝在溶劑容器O)中，溶液容器(1)四周被溶劑(4)包圍。
5.如權(quán)利要求1所述的一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，其特征 是溶液容器(1)與溶劑容器( 都浸入海水(10)中，溶液容器(1)與溶劑容器O)四周 都被海水包圍。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用自然能量淡化海水并提高水位的裝置，其特征是溶 劑容器( 浸入海水中，溶液為海水(10)，溶劑為水，溶劑容器( 底部浸入海水足夠深，使 通過半透膜( 滲透出的淡水水平面高于海平面(11)。
全文摘要
一種溶液與溶劑壓力差反滲透產(chǎn)生能量及溶劑的裝置，主要由溶液容器、溶劑容器、溶液、溶劑、半透膜組成，溶液容器與溶劑容器足夠高或足夠深，溶液容器與溶劑容器之間連接有半透膜，裝在溶液容器中的溶液產(chǎn)生的壓力使溶液中的溶劑通過半透膜滲透出進(jìn)入溶劑容器，使溶劑液面高于溶液液面，可以在溶劑容器與溶液容器之間加入壓力管道，壓力管道適當(dāng)位置連接發(fā)電機(jī)組，溶劑通過發(fā)電機(jī)組發(fā)電后進(jìn)入溶液中，溶液中的溶劑再通過半透膜進(jìn)入溶劑容器，這樣周而復(fù)始地循環(huán)，產(chǎn)生的電力供人類使用，本發(fā)明用于淡化海水，可以不需要能量，在得到淡化海水的同時，還可以利用高出海平面的淡水發(fā)電，得到副產(chǎn)品電能。
文檔編號C02F1/44GK102107117SQ201010586108
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者任永斌 申請人:任永斌