專利名稱：太陽能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法
太陽能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽能海水淡化及苦咸水治理領(lǐng)域，特別是涉及到一種太陽能苦咸水海水淡化器，以及苦咸水海水淡化方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)、外市場現(xiàn)有的海水淡化及苦咸水治理方法，主要有蒸餾法、反滲透(R0 膜)法、電滲析法、冷凍法、水合物法、電容吸附法、離子交換膜壓滲析法、溶劑萃取法。盡管此類水治理有多種方法，但是通常用于實施的有三種方法，即蒸餾法、反滲透法(R0膜)、電滲析法。
蒸餾法，就是利用加熱，使海水受熱汽化，復(fù)使蒸汽冷凝，從而得到淡水，這種方法常用的為多級閃蒸、多效蒸餾或蒸汽壓縮蒸餾，都需要以煤或電為能源。
反滲透(R0膜)法，即是在壓力驅(qū)動下，溶劑(水)通過半透膜進入膜的低壓側(cè)，而溶劑中其他組分(鹽分)被阻擋在高壓側(cè)并隨濃縮水排出，從而達到有效分離的過程。該方法需高壓及高壓容器，以電為動力。
電滲析法即ED法，該方法是以直流電位推動力，利用陰離子交換膜、陽離子交換膜對水中的陰陽離子選擇性透過性，使一個水體中的離子通過膜轉(zhuǎn)移到另一個水體中的分離過程。本方法以電為動力，需將交流電整流為直流電，須較大的整流變壓裝置。
以上種種方法，都需要消耗大量的電能或其他能源，同時還需要特殊或較大的裝置設(shè)備，實施起來很不方便，不符合節(jié)能低碳環(huán)保的要求。
為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了利用太陽能、超導(dǎo)介質(zhì)對海水或苦咸水進行蒸餾的方法，能夠比較有效的利用太陽能來進行淡化，但是仍舊存在幾點不足，首先，直接通過陽光聚焦對超導(dǎo)介質(zhì)加熱，受陽光變化的影響較大，其次，使用的超導(dǎo)介質(zhì)不能循環(huán)使用，再次，仍是在常壓下使海水苦咸水進行蒸餾，需要耗費的熱量較大，而得到的淡水卻不多，效率較低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種太陽能苦咸水海水淡化器以及苦咸水海水淡化方法，將不適宜人畜飲用的苦咸水及含鹽分高的海水，通過太陽能制成適合人畜飲用的淡化水，淡化效率高，并且節(jié)能、低碳、環(huán)保、無二次污染。
為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種太陽能苦咸水海水淡化器，包括太陽能集熱裝置、超導(dǎo)升溫加熱裝置、淡化冷卻凝聚裝置，所述超導(dǎo)升溫加熱裝置內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)介質(zhì)，其特征在于所述太陽能集熱裝置設(shè)有循環(huán)水管，可制備熱水，循環(huán)水管穿過超導(dǎo)升溫加熱裝置，通過熱水使超導(dǎo)介質(zhì)加熱；所述超導(dǎo)升溫加熱裝置設(shè)有超導(dǎo)循環(huán)管，超導(dǎo)循環(huán)管連接淡化冷卻凝聚裝置，超導(dǎo)介質(zhì)可以循環(huán)使用；所述淡化冷卻凝聚裝置設(shè)有真空泵，淡化過程在真空中進行。
優(yōu)選的，所述太陽能集熱裝置包括太陽能熱管式真空集熱器、循環(huán)水管、循環(huán)水3泵，循環(huán)水管連接太陽能熱管式真空集熱器，設(shè)有循環(huán)水泵，使得水在循環(huán)水管中循環(huán)流動，及時加熱，保持溫度，對超導(dǎo)介質(zhì)穩(wěn)定加熱。
優(yōu)選的，所述超導(dǎo)升溫加熱裝置包括超導(dǎo)儲存室、超導(dǎo)循環(huán)管，所述超導(dǎo)儲存室儲存超導(dǎo)介質(zhì)，所述超導(dǎo)循環(huán)管連接超導(dǎo)儲存室和所述淡化冷卻凝聚裝置，所述太陽能集熱裝置中的循環(huán)水管穿過超導(dǎo)儲存室，對超導(dǎo)介質(zhì)加熱。
優(yōu)選的，所述淡化冷卻凝聚裝置包括淡化室、超導(dǎo)循環(huán)室、真空泵、淡水罐，所述淡化室設(shè)有入水口、排水口、出氣管；所述超導(dǎo)循環(huán)室位于淡化室內(nèi)，與所述超導(dǎo)升溫加熱裝置的超導(dǎo)循環(huán)管連接；所述真空泵位于淡化室內(nèi)；所述淡水罐與所述出氣管連接。
優(yōu)選的，所述超導(dǎo)介質(zhì)為超導(dǎo)液。
使用上述太陽能苦咸水海水淡化器進行苦咸水海水淡化的方法，其特征在于
(1)利用太陽能集熱裝置制備熱水；
(2)熱水在循環(huán)水管中循環(huán)流動，使太陽能集熱裝置及時對水補充熱量；
(3)熱水流經(jīng)穿過超導(dǎo)升溫加熱裝置的循環(huán)水管部分，對超導(dǎo)介質(zhì)進行加熱，超導(dǎo)介質(zhì)發(fā)生相變，迅速氣化，進入超導(dǎo)循環(huán)管，將熱量帶走；
(4)氣化的超導(dǎo)介質(zhì)通過超導(dǎo)循環(huán)管將熱量帶到淡化冷卻凝聚裝置；
(5)苦咸水海水進入淡化冷卻凝聚裝置，淡化冷卻凝聚裝置在真空泵的作用下保持低壓真空狀態(tài)，水的沸點降低，在超導(dǎo)介質(zhì)帶來熱量的作用下沸騰汽化；
(6)水蒸氣冷卻凝聚成淡水；
(7)淡化冷卻凝聚裝置中剩余其它組分隨濃縮水排出；
(8)氣化的超導(dǎo)介質(zhì)失去熱量，還原為原態(tài)通過超導(dǎo)循環(huán)管返回，循環(huán)利用。
本發(fā)明的有益效果為利用太陽能獲得制取淡水的能量，將不適宜人畜飲用的苦咸水及含鹽分高的海水制成適合人畜飲用的淡化水，節(jié)能、低碳、環(huán)保、無二次污染，同時超導(dǎo)液循環(huán)使用，在低壓真空狀態(tài)進行蒸發(fā)過程，能量利用率高，節(jié)省成本，淡水制取效率得到很大的提升。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中I、太陽能熱管式真空集熱器。2、循環(huán)水管。 3、循環(huán)水泵。4、超導(dǎo)儲存室t 5、超導(dǎo)循環(huán)管。6、淡化室。7、超導(dǎo)循環(huán)室。8、真空泵。9、入水口。10、出氣管。II、排水口。12、淡水罐。 13、苦咸水海水儲存池。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明包括三部分，太陽能集熱裝置、超導(dǎo)升溫加熱裝置、淡化冷卻凝聚裝置，其中太陽能集熱裝置包括太陽能熱管式真空集熱器1、循環(huán)水管2、循環(huán)水泵3， 循環(huán)水管2連接太陽能熱管式真空集熱器1，設(shè)有循環(huán)水泵3，使得水在循環(huán)水管2中循環(huán)流動，及時加熱，保持溫度。
超導(dǎo)升溫加熱裝置包括超導(dǎo)儲存室4、超導(dǎo)循環(huán)管5，所述超導(dǎo)儲存室4儲存超導(dǎo)液，所述超導(dǎo)循環(huán)管5連接超導(dǎo)儲存室4和所述淡化冷卻凝聚裝置，超導(dǎo)液可以循環(huán)使用； 所述太陽能集熱裝置中的循環(huán)水管2穿過超導(dǎo)儲存室4，對超導(dǎo)液加熱。
淡化冷卻凝聚裝置包括淡化室6、超導(dǎo)循環(huán)室7、真空泵8、淡水罐12，所述淡化室 6設(shè)有入水口 9、排水口 11、出氣管10 ；所述超導(dǎo)循環(huán)室7位于淡化室6內(nèi)，與所述超導(dǎo)升溫加熱裝置的超導(dǎo)循環(huán)管5連接；所述真空泵8位于淡化室6內(nèi)；所述淡水罐12與所述出氣管10連接。
苦咸水海水儲存池13儲存苦咸水海水，通過入水口 9注入淡化室6進行淡化。
本設(shè)備的工作步驟如下
(1)利用太陽能熱管式真空集熱器1制備熱水，光照好的春夏秋季可制備出 40-60°C的熱水，冬季亦可制備30°C左右的熱水；
(2)循環(huán)水泵3使熱水在循環(huán)水管2中循環(huán)流動，使太陽能熱管式真空集熱器1及時對水補充熱量；
(3)熱水流經(jīng)穿過超導(dǎo)儲存室4的循環(huán)水管2部分，對超導(dǎo)液進行加熱，超導(dǎo)液發(fā)生相變，迅速氣化，進入超導(dǎo)循環(huán)管5，將熱量帶走；
(4)氣化的超導(dǎo)液通過超導(dǎo)循環(huán)管5將熱量帶到淡化室6內(nèi)的超導(dǎo)循環(huán)室7 ；
(5)苦咸水海水通過入水口 9進入淡化室6，淡化室6在真空泵8的作用下保持低壓真空狀態(tài)，水的沸點降低，在超導(dǎo)循環(huán)室7內(nèi)熱量的作用下沸騰汽化，水蒸氣通過出氣管 10進入淡水罐12 ；
(6)水蒸氣在淡水罐12內(nèi)冷卻凝聚成淡水；
(7)淡化室6中剩余其它組分隨濃縮水從排水口 11排出；
(8)氣化的超導(dǎo)液失去熱量，還原為液態(tài)通過超導(dǎo)循環(huán)管5返回超導(dǎo)儲存室4，循環(huán)利用。
以上為本設(shè)備的工作步驟，也是使用本設(shè)備進行苦咸水海水淡化的具體方法。
本設(shè)備依據(jù)的原理為蒸餾法提純含鹽分水。不管苦咸水或海水，均為易揮發(fā)水與雜質(zhì)溶解鹽體系。在其在所討論范圍內(nèi)，可認為溶解鹽為難揮發(fā)物質(zhì)，而水為易揮發(fā)物質(zhì)。 眾所周知，苦咸水或海水受熱后，水分子克服其蒸汽壓揮發(fā)，而鹽分不揮發(fā)而與水分離，達到除鹽目的而使水得到凈化。而蒸汽壓與體系的溫度與壓力有關(guān)，體系的溫度越高壓力越小則揮發(fā)越快。
理論上，太陽能熱管式真空集熱器1面積越大功能越大，華北地區(qū)太陽常數(shù) 800-1000ff/m2熱(地區(qū)不同該值不同)，即本設(shè)備的能量的來源為取之不竭的太陽能。
苦咸水或海水淡化提純的過程中所需的最小功W等于Imol水在純水與海水自由能G的差值，即
W = G 純水-G 海水=(G°+RTLna 純水)-(G°+RTLna 海水)
=RTLm 純水/ 海水
式中 純水、 純水---------------水的活度；
R——氣體常數(shù)；
G0——標(biāo)準(zhǔn)態(tài)水的自由能。
通過計算，在25°C時，每取IOOOg水，所需的做低能量為
W = 2. 78 X 103(J/Kg)
若取IT 水W = 0. 722 (kw. h/t)
實際值遠遠大于該理論數(shù)值，但有一點可以肯定，即無論何種方法，要制取淡水度都需要能量，只不過本方法是從太陽獲取能量。
實踐數(shù)值一般認為，太陽輻射到地球的熱能(太陽常數(shù))平均為1353w/m2，地區(qū)不同，該值不同。如果使1升水，從25升到80度則需能量為
W = 4. 18 X (80-25) X 1000 = 229900J (55000 卡)
熱功當(dāng)數(shù)值IKw= 3. 6 X IO6J
即按Im2每天日照IOh計可獲取13530W能量，可制淡水約10L。
如果太陽能熱管式真空集熱器1為5m2，則可制淡水50L。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能苦咸水海水淡化器，包括太陽能集熱裝置、超導(dǎo)升溫加熱裝置、淡化冷卻凝聚裝置，所述超導(dǎo)升溫加熱裝置內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)介質(zhì)，其特征在于所述太陽能集熱裝置設(shè)有循環(huán)水管，循環(huán)水管穿過超導(dǎo)升溫加熱裝置，通過熱水使超導(dǎo)介質(zhì)加熱；所述超導(dǎo)升溫加熱裝置設(shè)有超導(dǎo)循環(huán)管，超導(dǎo)循環(huán)管連接淡化冷卻凝聚裝置，超導(dǎo)介質(zhì)可以循環(huán)使用；所述淡化冷卻凝聚裝置設(shè)有真空泵，淡化過程在真空中進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能苦咸水海水淡化器，其特征在于所述太陽能集熱裝置包括太陽能熱管式真空集熱器、循環(huán)水管、循環(huán)水泵；循環(huán)水管連接太陽能熱管式真空集熱器，設(shè)有循環(huán)水泵，使得水在循環(huán)水管中循環(huán)流動，及時加熱，保持溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能苦咸水海水淡化器，其特征在于所述超導(dǎo)升溫加熱裝置包括超導(dǎo)儲存室、超導(dǎo)循環(huán)管；所述超導(dǎo)儲存室儲存超導(dǎo)介質(zhì)，所述超導(dǎo)循環(huán)管連接超導(dǎo)儲存室和所述淡化冷卻凝聚裝置，所述太陽能集熱裝置中的循環(huán)水管穿過超導(dǎo)儲存室，對超導(dǎo)介質(zhì)加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能苦咸水海水淡化器，其特征在于所述淡化冷卻凝聚裝置包括淡化室、超導(dǎo)循環(huán)室、真空泵、淡水罐，所述淡化室設(shè)有入水口、排水口、出氣管；所述超導(dǎo)循環(huán)室位于淡化室內(nèi)，與所述超導(dǎo)升溫加熱裝置的超導(dǎo)循環(huán)管連接；所述真空泵位于淡化室內(nèi)；所述淡水罐與所述出氣管連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的任一種太陽能苦咸水海水淡化器，其特征在于所述超導(dǎo)介質(zhì)為超導(dǎo)液。
6.使用如權(quán)利要求1所述太陽能苦咸水海水淡化器進行苦咸水海水淡化的方法，其特征在于(1)利用太陽能集熱裝置制備熱水；(2)熱水在循環(huán)水管中循環(huán)流動，使太陽能集熱裝置及時對水補充熱量；(3)熱水流經(jīng)穿過超導(dǎo)升溫加熱裝置的循環(huán)水管部分，對超導(dǎo)介質(zhì)進行加熱，超導(dǎo)介質(zhì)發(fā)生相變，迅速氣化，進入超導(dǎo)循環(huán)管，將熱量帶走；(4)氣化的超導(dǎo)介質(zhì)通過超導(dǎo)循環(huán)管將熱量帶到淡化冷卻凝聚裝置；(5)苦咸水海水進入淡化冷卻凝聚裝置，淡化冷卻凝聚裝置在真空泵的作用下保持低壓真空狀態(tài)，水的沸點降低，在超導(dǎo)介質(zhì)帶來熱量的作用下沸騰汽化；(6)水蒸氣冷卻凝聚成淡水；(7)淡化冷卻凝聚裝置中剩余其它組分隨濃縮水排出；(8)氣化的超導(dǎo)介質(zhì)失去熱量，還原為原態(tài)通過超導(dǎo)循環(huán)管返回，循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能苦咸水海水淡化器及苦咸水海水淡化方法，所述太陽能苦咸水海水淡化器包括太陽能集熱裝置、超導(dǎo)升溫加熱裝置、淡化冷卻凝聚裝置，所述超導(dǎo)升溫加熱裝置內(nèi)設(shè)有超導(dǎo)介質(zhì)，所述太陽能集熱裝置設(shè)有循環(huán)水管，循環(huán)水管穿過超導(dǎo)升溫加熱裝置，通過熱水使超導(dǎo)介質(zhì)加熱；所述超導(dǎo)升溫加熱裝置設(shè)有超導(dǎo)循環(huán)管，超導(dǎo)循環(huán)管連接淡化冷卻凝聚裝置，超導(dǎo)介質(zhì)可以循環(huán)使用；所述淡化冷卻凝聚裝置設(shè)有真空泵，淡化過程在真空中進行。本發(fā)明利用太陽能獲得制取淡水的能量，將不適宜人畜飲用的苦咸水及含鹽分高的海水制成適合人畜飲用的淡化水，節(jié)能、低碳、環(huán)保、無二次污染，能量利用率高，節(jié)省成本。
文檔編號C02F103/08GK102491441SQ20111042282
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者趙錫斌, 馬文昭 申請人:天津安尼諾樂節(jié)能科技有限公司