專利名稱：一種磁性離子分離凈化水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種磁性離子分離凈化水裝置，它適用于海水以及工業(yè)廢水的凈化處理、各種金屬鹽類的濃縮等。
現(xiàn)在已有的海水淡化方法，多是使用下面的4種方法。
1.蒸餾法。采用使水分子氣化的方法，與原海水中的鹽分分離，然后把水蒸汽冷卻凝結(jié)。這種方法能量消耗很大，多用在對(duì)水凈化度要求較高的醫(yī)療以及核動(dòng)力艦船上使用。
2.化學(xué)凈化法。在要進(jìn)行凈化的含鹽分水中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)制劑，使水中的鹽分產(chǎn)生化學(xué)變化而沉淀或是生成絡(luò)合物而沉淀，從而分離水中的鹽離子，這種方法要消耗較多的化學(xué)制劑，同時(shí)，凈化后的水中可能含有未反應(yīng)的化學(xué)制劑而造成新的“污染”，不符合長(zhǎng)期用水標(biāo)準(zhǔn)。
3.使用滲析方法。利用特殊滲透膜進(jìn)行水的凈化，在滲透膜的一邊加入高壓鹽水溶液，由于滲透膜只允許水分子通過(guò)，在滲透膜的另一邊得到不含鹽分的凈水，從而達(dá)到凈化水的目的。這種方法所用的滲透膜是一種很昂貴的材料，不易推廣使用，而且必須使用高壓，才能得到較高的凈化水產(chǎn)量。
4.電泳分離法。使用在混合溶液中加入靜電電極，用靜電吸附產(chǎn)生濃度差的方法，抽取電極附近溶液能達(dá)到縮的目的。這種方法由于電極不能做得很大，分離量不大，另外對(duì)象鹽離子溶液需要較大的電能，所以一般只用在醫(yī)療及醫(yī)藥生產(chǎn)中。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種磁性離子分離凈化水裝置，它利用磁場(chǎng)作用使各種含有鹽離子的水溶液得到凈化或濃縮分離水溶液中的有用離子。其結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不使用電源，成本低廉。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附


圖1所示，它有混合溶液輸液管1、凈水排水口2、濃縮液排出口3，其特征在于在混合溶液輸液管1兩側(cè)有在其內(nèi)腔中形成一個(gè)永磁場(chǎng)的永磁體4，形成的磁場(chǎng)垂直于輸液管1的軸線方向，在與磁場(chǎng)和輸液管1軸線都垂直的輸液管1兩側(cè)裝有使輸液管1與濃縮液排出口3相通的透液板5，輸液管1的末端與凈水排水口2相連，透液板5是由普通多孔材料制造的透水板或在固體材料上打多個(gè)孔的透液板，輸液管1使用電絕緣材料制造。
本實(shí)用新型的工作原理如下。
使用泵或其它方法(如高差)使海水或是含鹽離子的混合溶液從輸液管1中通過(guò)，并具有一定的速度。由于海水或混合溶液中的鹽離子(金屬離子和酸根離子)是帶電的，在以一定速度通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，受到洛侖茲力的作用，使這些離子產(chǎn)生與磁場(chǎng)和流動(dòng)方向都垂直的加速運(yùn)動(dòng)，正離子(金屬離子)集中到一邊，負(fù)離子(酸根離子)集中到一邊。雖然在集中時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，阻止這種集中的趨勢(shì)，但在一定流速下電場(chǎng)力與洛侖茲力有一個(gè)平衡點(diǎn)，而電場(chǎng)的大小是由離子濃度在垂直于磁場(chǎng)和流速方向的分布來(lái)建立的，從而得到兩邊的離子濃度大，中間離子濃度小的效果。由于在磁場(chǎng)兩邊有透液板5把兩側(cè)高離子濃度的溶液引出到濃縮液排出口3，而中間離子濃度較低的水溶液則通過(guò)凈水排水口2排出。雖然在液速比較低時(shí)，濃度差比較低，單級(jí)的凈化率不高，但多級(jí)使用就可以得到所要求的凈化度。
本實(shí)用新型使用磁場(chǎng)使溶液中的離子分離，而不用外加電源，達(dá)到了含鹽離子水的凈化或是濃縮水溶液中有用離子的目的。由于只是在輸液管兩側(cè)加入永磁體產(chǎn)生一個(gè)固定磁場(chǎng)和在與磁場(chǎng)垂直的兩側(cè)裝上與濃縮液出口相通的透液板，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，對(duì)加工等要求很低。沒(méi)有使用如滲析分離中用到的昂貴的滲透膜，也沒(méi)有使用在凈化過(guò)程中所需要消耗的化學(xué)制劑，因而成本低廉。
在本實(shí)用新型中，永磁體4可以使用普通鐵氧體制造，也可以使用磁鋼制造，而最優(yōu)的是使用采用哌鐵硼稀土永磁材料制造，有較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而磁場(chǎng)強(qiáng)度正比于濃度梯度。
本實(shí)用新型中，由兩側(cè)透液板5連通的濃縮液排出口3可以是連成一體的一個(gè)整體。濃縮液排出口3的腔體包在輸液管外面，其橫剖面圖如附圖2所示，使在兩側(cè)透液板5分別排出的帶正負(fù)離子溶液混合以降低透液板5兩側(cè)的電位差，提高凈化率。
在本實(shí)用新型中，由兩側(cè)透液板5連通的濃縮液排出口3可以是分開的兩體。兩個(gè)濃縮液排出口3的腔體分別在輸液管兩側(cè)，其橫剖面圖如附圖3所示，在兩側(cè)腔體中分別設(shè)置一個(gè)電極6和7，并使用導(dǎo)體8使之相連，通過(guò)導(dǎo)體8使兩腔的電位保持一定。這樣，本實(shí)用新型不僅可用于凈化鹽水溶液，而且在正極腔中，由于金屬正離子的增多，通過(guò)電極得到電子析出金屬附著于電極上，或是析出氫氣，得到堿溶液。
在使用分開的雙濃縮液排出口3時(shí)，由于在電極處有一定的折出電位差，因而對(duì)于水的凈化率將降低，主要用于濃縮鹽溶液的場(chǎng)合，并應(yīng)加大輸液管1中液體的流速。
在本實(shí)用新型中的透液板5，可以用多種材料制成，如石棉、毛氈等，也可以用金屬絲或非金屬絲等編織或壓接交聯(lián)而成，還可以在如金屬板或塑料、陶瓷等非金屬板上加工出孔洞而成。其透水率根據(jù)分離凈化的要求而定，可以在50％～5％之間，在要求凈化率高一些(含鹽量減小量多)而被凈化水源豐富(如在海邊)時(shí)，可以采用高透水率的透液板5，反之，被凈化水源比較缺乏要求有較高的凈化水獲得率時(shí)，可以用透水率較低的透液板5。本實(shí)用新型可以多級(jí)使用，如為得到較低含鹽量的凈化水，可以采用多級(jí)串聯(lián)的形式，如附圖4所示。上一級(jí)的凈水排出口2與下一級(jí)的輸液管1入口相連，進(jìn)行多級(jí)凈化。為得到較高的凈化水獲得率，則可以采用多級(jí)本實(shí)用新型并聯(lián)的形式，如附圖5所示。上一級(jí)的濃縮液排出3與下一級(jí)的輸液管1進(jìn)口相連，而下一級(jí)的凈水排出口2與上一級(jí)的輸液管1進(jìn)口并聯(lián)。這樣，在上一級(jí)濃度有一定提高但還含有較多水分的濃縮液被下一級(jí)凈化，它所凈化降低濃度的溶液與上一級(jí)的輸入液濃度一致。循環(huán)凈化以增加凈化水的獲得率。多級(jí)并聯(lián)的最終濃縮液排出口3所排濃縮液濃度較高。本實(shí)用新型還可以使用混合串并聯(lián)的形式，既有較高的凈化率，又有較高的凈化水獲得率。
本實(shí)用新型輸液管1由絕緣材料制造，以消除導(dǎo)體導(dǎo)電對(duì)離子濃度分布電場(chǎng)的影響。本實(shí)用新型中的透液板5不必在整個(gè)永磁體4所在的軸向長(zhǎng)度上都安裝。在永磁體4對(duì)應(yīng)的前半段可以沒(méi)有。在永磁體4的外面兩極可以用軟鐵類導(dǎo)磁材料連接，以減小磁阻和磁體對(duì)外界的干擾。
權(quán)利要求1.一種磁性離子分離凈化水裝置，它有混合溶液輸液管1、凈水排水口2、濃縮液排出口3，其特征在于在混合溶液輸液管1兩側(cè)有在其內(nèi)腔中形成一個(gè)永磁場(chǎng)的永磁體4，形成的磁場(chǎng)垂直于輸液管1的軸線方向，在與磁場(chǎng)和輸液管1軸線都垂直的輸液管1兩側(cè)裝有使輸液管1與濃縮液排出口3相通的透液板5，輸液管1的末端與凈水排水口2相連，透液板5是由普通多孔材料制造的透水板或在固體材料上打多個(gè)孔的透液板，輸液管1使用電絕緣材料制造。
專利摘要一種磁性離子分離凈化水裝置，它可用于海水凈化、各種金屬鹽類的濃縮等。它有輸液管、凈水排水口、濃縮液排出口，其特征在于在混合溶液輸液管兩側(cè)有在其內(nèi)腔中形成一個(gè)永磁場(chǎng)的永磁體，在另兩側(cè)裝有有一定透水率的透液板，使之與濃縮液排出口相通。鹽水混合液以一定速度穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，在羅化茲力的作用下，其中的金屬正離子和酸根離子分別向兩邊偏離，通過(guò)透液板排入濃縮液排出口，而輸液管末端與凈水排水口相連，得到凈化水。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C02F1/48GK2106166SQ9122839
公開日1992年6月3日 申請(qǐng)日期1991年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月15日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠