專利名稱：海水或含離子液體的處理方法及處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海水或含離子液體的處理領域，更具體的說，是涉及一種利 用微波、電場和磁場的同時作用去除海水或含離子液體中鹽份或離子的方法 及實現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術：
海水淡化又稱海水脫鹽，是除去海水中的鹽份獲得淡水的一種工藝。近 幾年利用電磁法進行海水淡化逐漸得到廣泛關注。
專利申請?zhí)枮?00410070197. 2，發(fā)明創(chuàng)造名稱為《電J茲海水淡化方法 及其裝置》是通過在電離室內(nèi)安裝正、負電極，施加直流電以后使進入電離 室的海水(水柱)中的正、負鹽離子在電極附近聚集，海水繼續(xù)流入分離室， 分離室外部的磁體在分離室內(nèi)形成與水流方向垂直的勻強磁場，在磁場作用 下鹽離子偏離水柱，海水繼續(xù)流入收集室后濃鹽水和淡水分別引出。該發(fā)明 存在的問題是在電離室里，如果電極不絕緣以電解的方式進行，則正、負 鹽離子分別在電極的負極和正極得到電子和失去電子后變成不帶電荷的中 性粒子，中性粒子不會在電極附近聚集，使鹽離子與水分子的分離無法繼續(xù) 進行。如果電極絕緣以純電場方式進行，則正、負鹽離子分別在負極和正極 附近聚集成帶正電和帶負電的薄層，薄層的電場與電極的電場大小相等方向 相反，使海水內(nèi)部合電場強度為零，鹽離子與水分子的分離也無法繼續(xù)進行。
專利號為03103254. 0,發(fā)明創(chuàng)造名稱為《電磁式海水淡化裝置》的專 利申請是通過交流電產(chǎn)生變化的磁場，利用鹽離子與磁場之間的相對運動使 鹽離子向水道的兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，形成水道兩側(cè)是含正、負鹽離子的濃鹽水，中間 是淡水，分別引出，實現(xiàn)海水淡化。該發(fā)明存在的問題是正、負鹽離子分 離后形成的薄層的電場將抵消變化磁場的作用，使鹽離子與水分子的分離無 法繼續(xù)進行。
電磁法進行海水淡化需要面對很多困難，水是極性分子，像所有電偶極 子一樣， 一端帶正電荷， 一端帶負電荷。海水中的鹽離子也都是帶電粒子，水分子之間，水分子與鹽離子之間存在很強的作用力，使構成海水的水分子 和鹽離子具有整體性，呈空間網(wǎng)格結構，鹽離子均勻地分布在水分子間，鹽
和水分的離非常困難。要實現(xiàn)電磁法海水淡化必須解決兩個問題1、打散 海水的整體結構，消除鹽離子的束縛狀態(tài)；2、產(chǎn)生海水淡化所需要的足夠 強的作用力。
含離子的液體中離子與水分子之間的結合力與海水或含離子液體中的 鹽離子與水分子的結合力相同，目前還沒有利用電^F茲方法進行含離子液體的 處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種能夠?qū)﹄x子產(chǎn)生強 大安培力，同時打散海水中鹽離子與水分子的整體結構，消除海水中離子的 束縛狀態(tài)，減小海水淡化所需作用力的海水淡化方法，或者，打散含離子液 體中各種離子與水分子的整體結構，消除含離子液體中其它離子的束縛狀 態(tài)，減小含離子液體處理所需作用力的含離子液體的處理方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，而且，結構簡單， 處理效果好的海水或含離子液體的處理裝置。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)
一種海水或含離子液體的處理方法，其特征在于，包括下述步驟 (1)將海水或含離子液體注入液體處理通道內(nèi)，對液體處理通道內(nèi)的 海水或含離子液體進行微波照射，通過微波的作用，減小水分子與離子之間 的作用力，同時對分別位于液體處理通道進液口和出液口處的電極施加直流 脈沖電壓，并施加垂直于兩電極形成的電場方向的-茲場，通過互相垂直的電 場和磁場對離子產(chǎn)生的安培力的作用，使海水或含離子液體中的正、負離子 沿安培力方向運動，并穿過水分子形成淡水層和濃鹽水層或形成低離子濃度 液體層和高離子濃度液體層；
(2 )在液體處理通道的出液口分別收集淡水和濃鹽水或低離子濃度液 體和高離子濃度液體，實現(xiàn)海水淡化或含離子液體的處理。
對電極施加的直流脈沖電壓為1-50千伏，脈沖頻率為5-200赫茲，脈 沖寬度為10至300微秒，形成磁場的磁體的磁感應強度為0. 3-1特斯拉。
一種海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于，包括無磁、能反射微
5波的金屬材料外殼，在外殼內(nèi)部固定有液體處理通道，在外殼內(nèi)部固定有作
用于液體處理通道的微波發(fā)生器，在液體處理通道兩側(cè)分別固定有N、 S極 相對的強磁體，在液體處理通道的進液口和出液口處分別固定有負電極和正 電極，兩電極分別與直流脈沖電源連接；兩電極形成的電場方向與兩強》茲體 形成的磁場方向相互垂直，在液體處理通道出液口處固定有分液板。外殼的 截面最好為工字形。
在液體處理通道內(nèi)沿液體處理通道長度方向固定有隔離網(wǎng)。 直流脈沖電源產(chǎn)生的脈沖頻率為5-200赫茲，脈沖寬度為10至300微 秒，直流脈沖電源的輸出電壓為1-50千伏，兩強石茲體的》茲感應強度為0. 3-1 特斯拉。
液體處理通道的材料為透射微波但不吸收微波的工程塑料，電極分別為 鈦金板或石墨，所述外殼為無磁不銹鋼板；所述強磁體為釹鐵硼磁鐵。 海水或含離子液體處理通道的長度為0. 5-3米。 .所述電極包括電極極板本體，所述電極極板本體上設置有多個過水孔。 本發(fā)明具有下述技術效果
本發(fā)明的海水淡化或含離子液體的處理方法和處理裝置是將微波、強磁 場和脈沖強電場同時作用于海水或含離子液體，利用海水或含離子液體中的 水分子對微波吸收強烈的特性，用微波作用于海水或含離子液體，使水分子 強烈振動，減小水分子與離子之間的作用力。同時，通過強磁場和脈沖電流 對離子產(chǎn)生強大的安培力，使海水或含離子液體中的正、負離子沿安培力方 向運動，穿過水分子形成淡水層和濃鹽水層，或低離子濃度液體層和高離子 濃度液體層，再通過分液板將兩種液體分離開來，分別引出，實現(xiàn)海水淡化 及含離子液體的處理。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 用#:波照射海水或含離子液體，由于水分子對^:波的吸收非常強烈， 可以有效地削弱離子與水分子之間的相互作用，減小海水淡化或含離子液體 處理所需要的作用力。
2、 強磁場和大脈沖電流的同時作用能夠產(chǎn)生強大的安培力。
3、 由于電極面積小，脈沖電流作用時間短，可以最大限度地減少電解 物質(zhì)的產(chǎn)生，消弱電解物質(zhì)對海水淡化或含離子液體處理的影響，不需要增 加電解物質(zhì)處理設備。
64 、采用釹鐵硼磁鐵作為強磁體和采用脈沖電流作為工作電流可以大幅 度降低設備的電功率，減小設備投資，降低運行成本。
5、 在液體處理通道里，鹽離子僅須沉淀幾厘米到十幾厘米距離就可以 形成淡水層和濃鹽水層，縮短了水處理時間，提高了海水淡化和含離子液體 處理的效率。
6、 本發(fā)明的設備結構簡單，容易實現(xiàn)，投資少；能耗低，運行成本低，
產(chǎn)量高。


圖1為本發(fā)明海水或含離子液體的處理裝置的立體分解圖(無外殼)； 圖2外殼截面為工字型的海水或含離子液體的處理裝置的結構側(cè)示圖； 圖3工字形外殼的示意圖4為液體處理通道中正、負離子運動情況示意圖。 圖5為過水孔為矩形的電極示意圖； 圖6為過水孔為圓形的電極示意圖。 圖中
1、進液口 2、液體處理通道 3-1、電才及 3-2、電4及 4、隔離網(wǎng) 5、分液板 6、第一出液口 7、第二出液口 8-1、強磁體 8-2、強磁體 9、微波發(fā)生器 10、直流脈沖電源 11、外殼 12、電極極板本體13、過水孔。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明詳細說明。
本發(fā)明海水或含離子液體的處理方法包括下述步驟用水泵將海水或含 離子液體注入液體處理通道內(nèi)，對液體處理通道內(nèi)的海水或含離子液體進行 微波照射，通過微波的作用減小水分子與離子之間的作用力，同時對分別位 于液體處理通道進液口和出液口處的電極施加直流脈沖電壓，并沿與兩電極 形成的電場的垂直方向施加磁場的作用，通過互相垂直的電場和磁場對離子 產(chǎn)生的安培力使海水或含離子液體中的正、負離子沿安培力方向運動，穿過 水分子形成淡水層和濃鹽水層或形成低離子濃度液體層和高離子濃度液體 層。在液體處理通道的出液口分別收集淡水和濃鹽水或低離子濃度液體和高 離子濃度液體，實現(xiàn)海水淡化或含離子液體的處理。為了加強水處理的效果，對陰、陽電極施加的直流脈沖電壓最好為1-50 千伏，脈沖頻率為5-200赫茲，脈沖寬度為10至300微秒，強磁體的磁感 應強度為0. 3-1特斯拉。磁體的磁感應強度較強，可適當選擇較低的脈沖電 壓；磁體的磁感應強度較弱，可適當選擇較高的脈沖電壓。微波的頻率選用 水分子吸收強烈的頻率，如915兆赫或2450兆赫或其它水分子吸收強烈的 頻率。
本發(fā)明實現(xiàn)上述海水或含離子液體的處理方法的處理裝置包括外殼，在 外殼內(nèi)部固定有液體處理通道，在外殼內(nèi)部固定有作用于液體處理通道的微 波發(fā)生器，在液體處理通道相對的兩側(cè)分別固定有N、 S極相對的強磁體， 在液體處理通道的進液口和出液口處分別固定有正電極和負電極，兩電極分 別與直流^K沖電源連4妄。兩電纟及形成的電場方向與兩強；茲體形成的》茲場方向 相互垂直。在液體處理通道出液口處固定有分液板。分液才反的作用是在出液 口處將不同濃度的液體分別引出，其設置方向需要根據(jù)安培力的方向確定。 根據(jù)實際生產(chǎn)需要，分液板可以是一個，也可以是兩個或多個。當使用一個 分液板時，將出液口分隔成第一出液口和第二出液口。 一個出液口用于出淡 水或低離子濃度液體。另一個出液口出濃鹽水或高離子濃度液體。使用兩個 分液板時，在海水淡化時，將出水口分成三部分，上面出淡水，中間出鹽水， 下面出卣水(飽和濃鹽水)。由水可以直接用來制鹽和提取其它化工產(chǎn)品，有 利于降低成本和提高效益。
為了防止微波泄漏，同時防止外殼對磁場分布的影響，外殼應由無磁、 能反射微波的金屬材料制成。位于液體處理通道兩側(cè)的強磁體可以固定在外 殼外部，也可以固定在外殼的內(nèi)部，最好固定在外殼的外部，當固定在外殼 內(nèi)部時，強磁體應該用反射微波材料制成的外殼包裹，防止強磁體吸收微波 后溫度升高51起磁體退磁。第一出液口和第二出液口需要根據(jù)安培力的方向 確定是淡水出口(低離子濃度液體出口)或濃鹽水出口(高離子濃度液體出 o )。
電極包括電極極板本體，所述電極極板本體上設置有多個過水孔。 強磁體可選用釹鐵硼磁鐵，磁感應強度可在0. 3至1特斯拉之間適當選 擇。直流脈沖電源的輸出電壓可在1千伏到50千伏之間選擇，若強磁體的 磁感應強度較低，則要求直流脈沖電源的輸出電壓較高；若強磁體的磁感應強度較高，直流脈沖電源的輸出電壓可適當降低。脈沖頻率5至200赫茲， 脈沖寬度10至300微秒。微波發(fā)生器的微波頻率應選擇水分子吸收強烈的 頻率，例如915兆赫，2450兆赫等。
為了使外殼內(nèi)部以及液體處理通道內(nèi)的磁場最強最均勻，外殼的截面最 好為工字型。下面以截面為工字型的外殼為最佳實施例對本發(fā)明做進一步說 明。
本發(fā)明截面為工字型外殼的處理裝置的示意圖如圖1和圖2所示，包括 無磁、能反射微波的金屬材料的工字型外殼11,在外殼內(nèi)部固定有液體處 理通道2，液體處理通道的長度一般0. 5-3米。為了獲得比較強的勻強磁場， 液體處理通道應位于工字型外殼凹陷處的內(nèi)側(cè)，并與外殼緊密接觸。在外殼 內(nèi)部液體處理通道上、下兩側(cè)分別固定有微波發(fā)生器9,在外殼凹陷處外部 兩側(cè)與液體處理通道相應的位置固定有N、 S極相對的強磁體8-l、 8-2，強 磁體與外殼緊密接觸。液體處理通道部分參見圖1，在液體處理通道的進液 口 1和出液口處分別固定有負電極3-1、 3-2和正電極，兩電極分別與直流 脈沖電源IO連接。兩電極形成的電場方向與兩強磁體形成的磁場方向相互 垂直。在液體處理通道的出液口處固定有將出液口分隔成第一出液口 6和第 二出液口7的分液板5。為了使安培力的方向向下，以便使通道中的離子向 下運動，最好是進液口處的電極3-1為負電極，出液口處的電極3-2為正電 極，強磁體8-l為N極，強磁體8-2為S極，用右手定則確定安培力的方向 向下。圖3是液體處理通道中正、負離子在強磁場和脈沖強電場作用下的運 動情況示意圖，當海水或含離子液體從進液口進入液體處理通道后，液體中 正、負離子受到強磁場和脈沖強電場的共同作用，在電場作用下，正離子向 負極方向運動，負離子向正極方向運動，同時，在安培力作用下，正、負離 子向下運動，沉淀形成淡水層和濃鹽水層或低濃度離子液體層和高濃度離子 液體層。圖3給出了正離子和負離子的運動軌跡。在水流的推動下，正、負 離子隨同液體一起向出液口方向運動，到達出液口處時，淡水或低離子濃度 液體由位于上邊的出液口排出，濃鹽水或高離子濃度液體由位于下邊的出液 口排出。分液板的位置最好是可調(diào)的，可以根據(jù)淡水與濃鹽水的分層情況調(diào) 整分液板的高度，改變淡水出液口和濃鹽水出液口.的截面比例，調(diào)控淡水和 濃鹽水的流量，使設備處在最佳工作狀態(tài)。液體處理通道是由透射微波且不
9吸收微波的工程塑料制成。液體處理通道和微波發(fā)生器都封閉在"工"字形 金屬外殼里，目的是保證微波充分照射液體處理通道和防止微波泄露。強磁 體分別位于"工"字形金屬外殼凹陷處的外側(cè)，強磁體、"工"字形金屬外 殼和液體處理通道密切接觸，保證液體處理通道內(nèi)存在較強的勻強磁場和強 磁體不受微波輻射。金屬外殼由無磁的、反射微波強烈的金屬制成。例如， 無磁不銹鋼板。電極由耐海水腐燭的導電材料制成，例如鈦金板、石墨。
在海水淡化過程中，鹽離子沉淀形成濃鹽水層以后，如果含鹽量過高， 帶電的正、負鹽離子可能結合成不帶電的鹽分子，也可能進一步結晶成一些 小的鹽顆粒，安培力對鹽分子沒有壓力，鹽顆?？赡鼙煌牧髦匦聨嗊M淡水層， 從而降低裝置的海水淡化效果。為此，在液體處理通道內(nèi)沿液體處理通道長
'度方向固定有隔離網(wǎng)4。隔離網(wǎng)的作用是盡可能阻止鹽分子或鹽顆粒被湍流 巻回淡水層。隔離網(wǎng)用耐鹽腐蝕的材料制成，例如塑料。
為了便于液體的流動，在電極的極板本體12上設置有多個過水孔13。 電極的示意圖如圖5和圖6所示。
水泵將海水或含離子液扭由液體處理通道2的進液口 1泵入液體處理通 道2接收微波照射。同時，液體處理通道2兩側(cè)的強石茲體8-1、 8-2在液體 處理通道2內(nèi)形成勻強》茲場，直流脈沖電源10產(chǎn)生的脈沖電壓加在兩電極 3-1、 3-2上，在海水或含離子液體內(nèi)形成大電流，電流方向與勻強^f茲場方 向相互垂直，在強/磁場和大電流的共同作用下，液體處理通道2內(nèi)形成強大 的安培力。安培力只對海水或含離子液體中帶電的離子有作用，對水分子沒 有作用力，調(diào)整磁場方向和電流方向，使安培力方向向下，海水或含離子液 體中的離子受到安培力的作用向下運動，在海水或含離子液體的上部形成淡 水層或低濃度離子液體層，下部形成濃鹽水層或高濃度離子液體層，淡水和 濃鹽水或低濃度離子液體和高濃度離子液體分別被分液板5分開后分別從 第一出液口 6和第二出液口 7流出，實現(xiàn)海水淡化或含離子液體處理。
微波發(fā)生器9位于液體處理通道2的上方和下方，產(chǎn)生的微波透過液體 處理通道2的壁作用于海水或含離子液體，水分子吸收微波以后強烈振動， 削弱了水分子與離子之間的作用力，提高了設備水處理的效果。
權利要求
1、一種海水或含離子液體的處理方法，其特征在于，包括下述步驟(1)將海水或含離子液體注入液體處理通道內(nèi)，對液體處理通道內(nèi)的海水或含離子液體進行微波照射，通過微波的作用，減小水分子與離子之間的作用力，同時對分別位于液體處理通道進液口和出液口處的電極施加直流脈沖電壓，并施加垂直于兩電極形成的電場方向的磁場，通過互相垂直的電場和磁場對離子產(chǎn)生的安培力的作用，使海水或含離子液體中的正、負離子沿安培力方向運動，并穿過水分子形成淡水層和濃鹽水層或形成低離子濃度液體層和高離子濃度液體層；(2)在液體處理通道的出液口分別收集淡水和濃鹽水或低離子濃度液體和高離子濃度液體，實現(xiàn)海水淡化或含離子液體的處理。
2、 根據(jù)權利要求1所述的海水或含離子液體的處理方法，其特征在于， 對電極施加的直流脈沖電壓為1-50千伏，脈沖頻率為5-200赫茲，脈沖寬 度為10至300微秒，形成》茲場的》茲體的磁感應強度為0. 3-1特斯拉。
3、 一種海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于，包括無磁、能反 射微波的金屬材料外殼，在外殼內(nèi)部固定有液體處理通道，在外殼內(nèi)部固定 有作用于液體處理通道的孩i波發(fā)生器，在液體處理通道兩側(cè)分別固定有N、 S極相對的強石茲體，在液體處理通道的進液口和出液口處分別固定有負電極 和正電極，兩電才及分別與直流脈沖電源連接；兩電才及形成的電場方向與兩強 磁體形成的磁場方向相互垂直，在液體處理通道出液口處固定有分液板。
4、 根據(jù)權利要求3所述的海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于， 在液體處理通道內(nèi)沿液體處理通道長度方向固定有隔離網(wǎng)。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的海水或含離子液體的處理裝置，其特征 在于，直流脈沖電源產(chǎn)生的脈沖頻率為5-200赫茲，脈沖寬度為10至300 微秒，直流脈沖電源的輸出電壓為1-50千伏，兩強磁體的磁感應強度為 0. 3-1特斯拉。
6、 根據(jù)權利要求3所述的海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于， 液體處理通道的材料為透射微波但不吸收微波的工程塑料，電極分別為鈦金 板或石墨，所述外殼為無磁不銹鋼板；所述強磁體為釹鐵硼磁鐵。
7、 根據(jù)權利要求3所述的海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于，海水或含離子液體處理通道的長度為0. 5-3米。
8、 根據(jù)權利要求3所述的海水或含離子液體的處理裝置，其特征在于， 所述電極包括電極極板本體，所述電極極板本體上設置有多個過水孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海水或含離子液體的處理方法，旨在提供一種能夠打散離子與水分子的整體結構，減小液體處理所需作用力的含離子液體的處理方法及裝置。該方法包括下述步驟對液體處理通道內(nèi)的海水或含離子液體進行微波照射，同時對分別位于液體處理通道進液口和出液口處的電極施加直流脈沖電壓，并施加垂直于電場方向的磁場，使海水或含離子液體中的正、負離子沿安培力方向運動，并穿過水分子形成淡水層和濃鹽水層或形成低離子濃度液體層和高離子濃度液體層。用微波照射海水或含離子液體，可以有效地削弱離子與水分子之間的相互作用，減小海水淡化或含離子液體處理所需要的作用力。
文檔編號C02F9/08GK101450832SQ20071015070
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權日2007年12月4日
發(fā)明者李唯雄, 李殿雙, 李殿奎, 薛恩智, 郝一生 申請人:李殿雙