基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水基電解質(zhì)溶液離子分離技術(shù),特別涉及一種利用交變磁場(chǎng)對(duì)水基電解質(zhì)溶液進(jìn)行離子轉(zhuǎn)移的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,無(wú)機(jī)水溶液的濃縮和淡化是普遍存在的分離方法,如氫氧化鈉溶液的水分子去除濃縮得到固體氫氧化鈉,海水中的水分子收集得到淡水即海水淡化。無(wú)論是多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸或壓氣蒸餾,還是現(xiàn)在普遍使用的反滲透方法用于將水分子從水基溶液中分離出來(lái),原溶液濃縮,而從水基溶液中分離出來(lái)水分子收集便得到淡水。水基溶液的重要物理特性,如沸點(diǎn)、滲透壓會(huì)隨離子濃度的變化而變化。多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸或壓氣蒸餾等熱法分離方法主要依靠水變成水蒸汽,水蒸汽的得到依靠必要顯熱轉(zhuǎn)換為水分蒸發(fā)的潛熱,或從發(fā)電機(jī)組得到乏汽作為蒸汽源,因此,多效蒸發(fā)在有現(xiàn)成蒸汽可用的前提下更為實(shí)用;多級(jí)閃蒸則依靠大循環(huán)量和足夠的溫差保證造水比;壓氣蒸餾依靠起始蒸汽作為熱源,通過(guò)絕熱壓縮蒸發(fā)出的二次蒸汽得以連續(xù)運(yùn)行。熱法分離方法需要消耗大量熱能,受制于初級(jí)參數(shù)和設(shè)備效數(shù)(級(jí)數(shù))的影響,制水成本較高,淡水回收率在40%以下。反滲透方法受制于高濃度時(shí)滲透壓增大,需要更高的操作壓力,對(duì)膜組件和膜殼及管道系統(tǒng)要求更高,消耗的電能更多,處理成本極高。
[0003]除以上主要通用的工程方法之外,電吸附法、冷凍法、加濕脫濕法、正滲透法等也用于水基溶液的濃縮和淡化,但是,在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都存在某些問(wèn)題,直接限制了這些技術(shù)在工程上的推廣和應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法和裝置,該方法和裝置分離效率高,成本低。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的一個(gè)技術(shù)方案是:一種基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法,采用陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜將儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)外的電解質(zhì)溶液隔開(kāi),所述陽(yáng)離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場(chǎng)的兩端。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是:一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置,包括固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置,所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置設(shè)有中空結(jié)構(gòu),在所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體與所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間設(shè)有徑向間隙,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體的兩端分別通過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜與磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體連接;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體是采用絕緣材料制成的。
[0007]所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置采用定子結(jié)構(gòu)。
[0008]所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。
[0009]所述陽(yáng)離子交換膜和所述陰離子交換膜均設(shè)置一組或一組以上。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:通過(guò)給固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置通交流電產(chǎn)生交變磁場(chǎng),使儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子向相反方向迀移,產(chǎn)生定向電流,由于磁場(chǎng)兩端設(shè)有陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜,正負(fù)離子的迀移在磁場(chǎng)端部單向進(jìn)行,最后在交變磁場(chǎng)外實(shí)現(xiàn)電中性。改變交流電電壓和頻率,等同于改變磁場(chǎng)強(qiáng)度和旋轉(zhuǎn)速度。利用交變磁場(chǎng)作用磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液,交變磁場(chǎng)與磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較快,達(dá)到60m/s的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很容易。較高的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度使電解質(zhì)溶液中離子的迀移速度和迀移率較高,使電解質(zhì)溶液的分離效率較高。本發(fā)明可以在常壓、常溫運(yùn)行,設(shè)備材料選擇受高濃度溶液對(duì)設(shè)備的防腐影響較小,設(shè)備投資小。本發(fā)明在連續(xù)運(yùn)行模式下,分離效率從0-90%無(wú)級(jí)連續(xù)可控,控制停留時(shí)間可以控制出水水質(zhì)。綜上所述,本發(fā)明可連續(xù)運(yùn)行,無(wú)需高壓力和高溫條件,消耗能量低、投資小、環(huán)保、高效;磁場(chǎng)的存在能夠有效防止碳酸鈣等無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢的產(chǎn)生,特別適用于高濃度水基溶液的濃縮和淡化。具有原位處理電解質(zhì)溶液,工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備效率高、控制方便等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、陽(yáng)離子交換膜,2、磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液出口,3、交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置,4、磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體,5、陰離子交換膜,6、磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體,7、磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液出口,8、磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液進(jìn)口,9、磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液進(jìn)口。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0014]請(qǐng)參閱圖1,一種基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法,采用陽(yáng)離子交換膜I和陰離子交換膜2將儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)外的電解質(zhì)溶液隔開(kāi),所述陽(yáng)離子交換膜I和所述陰離子交換膜2分別設(shè)置在所述交變磁場(chǎng)的兩端。
[0015]本發(fā)明還公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置,包括固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3,所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3設(shè)有中空結(jié)構(gòu),在所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4與所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3之間設(shè)有徑向間隙,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4的兩端分別通過(guò)陽(yáng)離子交換膜I和陰離子交換膜5與磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6連接;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6是采用絕緣材料制成的。
[0016]在本實(shí)施例中,在所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4的下方設(shè)有磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液進(jìn)口 8,在所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4的上方設(shè)有磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液出口 2,在所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6的下方,一端設(shè)有磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液進(jìn)口 9,另一端設(shè)有磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液出口 7。磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4與交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3之間的徑向間隙為1mm。所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置3采用定子結(jié)構(gòu),但不限于圓形結(jié)構(gòu)。所述陽(yáng)離子交換膜I和所述陰離子交換膜5可以設(shè)置一組或一組以上。所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。
[0017]本發(fā)明的原理:
[0018]固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置在接通交流電后產(chǎn)生交變磁場(chǎng),儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液在交變磁場(chǎng)的作用下,正負(fù)離子反向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生定向電流。通過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜控制正負(fù)離子單向迀移,在交變磁場(chǎng)外實(shí)現(xiàn)電中性,正負(fù)離子同時(shí)進(jìn)入或離開(kāi)儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液,從而實(shí)現(xiàn)交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液的濃縮或稀釋(淡化)。
[0019]本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例:
[0020]磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4與磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6的容積相同。分別向磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4和磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6中通入濃度為35000mg/L的NaCl溶液。然后,給固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置接通50Hz的交流電源,通電3分鐘后,測(cè)量磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體4內(nèi)的NaCl溶液的濃度為300mg/L,測(cè)量磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體6的NaCl溶液的濃度為69700mg/L。磁場(chǎng)內(nèi)的NaCl溶液得到淡化,而磁場(chǎng)外的NaCl溶液得以濃縮。
[0021]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】,上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的,并不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下,還可以作出很多形式,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法,其特征在于,采用陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜將儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)外的電解質(zhì)溶液隔開(kāi),所述陽(yáng)離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場(chǎng)的兩端。2.—種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述方法的裝置,其特征在于,包括固定的交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置,所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置設(shè)有中空結(jié)構(gòu),在所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體與所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間設(shè)有徑向間隙,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體的兩端分別通過(guò)陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜與磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體連接;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ;所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體是采用絕緣材料制成的。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離裝置,其特征在于,所述交變磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置采用定子結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離裝置,其特征在于,所述磁場(chǎng)內(nèi)電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體和所述磁場(chǎng)外電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存腔體是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離裝置,其特征在于,所述陽(yáng)離子交換膜和所述陰離子交換膜均設(shè)置一組或一組以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于交變磁場(chǎng)的水基電解質(zhì)溶液分離方法,采用陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜將儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲(chǔ)存在交變磁場(chǎng)外的電解質(zhì)溶液隔開(kāi),所述陽(yáng)離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場(chǎng)的兩端。本發(fā)明還公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明可連續(xù)運(yùn)行,無(wú)需高壓力和高溫條件,消耗能量低、投資小、環(huán)保、高效;磁場(chǎng)的存在能夠有效防止碳酸鈣等無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢的產(chǎn)生,特別適用于高濃度水基溶液的濃縮和淡化。具有原位處理電解質(zhì)溶液,工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備效率高、控制方便等特點(diǎn)。
【IPC分類】B01D61/44, B01D61/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105107381
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510601273
【發(fā)明人】蘇潤(rùn)西
【申請(qǐng)人】蘇潤(rùn)西
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日