本發(fā)明涉及一種礦石組成物，尤其是關(guān)于一種用于產(chǎn)生小分子水的礦石組成物以及使用此礦石組成物的小分子水產(chǎn)生器、海水淡化設(shè)備和小分子水產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)：

所謂水分子團(tuán)是指：由于水分子的極性原因，水分子由氫鏈把一個(gè)水分子的氧與另一個(gè)水分子的氫連接起來(lái)，形成像一串葡萄一樣的大的締合分子的水。大分子團(tuán)水是由16～18個(gè)水分子締合而成，小分子團(tuán)的締合水分子只有7～9個(gè)。怎樣才能使水的分子團(tuán)變小呢？目前通用的方法有：遠(yuǎn)紅外線輻射、超聲波處理、電磁場(chǎng)作用、磁場(chǎng)處理等。而以上方式所處理出來(lái)的小分子水并無(wú)法常期保持在小分子狀態(tài)，因?yàn)橐酝饧幽芰康姆绞街荒苁沟盟肿又g的氫鍵被暫時(shí)的破壞，一旦外加能源消失，水分子之間的氫鍵又會(huì)恢復(fù)使得水又形成大分子的狀態(tài)。

一般的海水淡化大致上可以分成兩種方式：薄膜逆滲透與蒸餾。薄膜逆滲透高壓將海水通過(guò)濾心，利用水與其他雜質(zhì)粒子大小的不同而達(dá)到脫鹽的效果，優(yōu)點(diǎn)是所耗能源比較小，缺點(diǎn)是濾心的材料成本以及機(jī)組的維護(hù)成本較大，且所得到的水的品質(zhì)比較差。蒸餾是利用物質(zhì)沸點(diǎn)不同的方式將水與雜質(zhì)分離，優(yōu)點(diǎn)是可得到品質(zhì)比較純凈的水，缺點(diǎn)是耗能非常大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于產(chǎn)生小分子水的礦石組成物，使用此礦石組成物的小分子水產(chǎn)生器以及海水淡化設(shè)備。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種產(chǎn)生小分子水的方法。

本發(fā)明的礦石組成物包含含量5～15wt％的電氣石、含量5～15wt％的石英、含量25～35wt％的磁土、含量15～20wt％的白云石、含量15～20wt％的頁(yè)巖、以及含量5～25wt％的瓷土。

在一實(shí)施例中，礦石組成物包含含量10wt％的電氣石、含量10wt％的石英、含量30wt％的磁土、含量15wt％的白云石、含量15wt％的頁(yè)巖以及含量20wt％的瓷土。礦石組成物以300℃～500℃的溫度燒結(jié)1小時(shí)以上制成。礦石組成物可吸收能量，并發(fā)射短波長(zhǎng)光波。能量包含熱能、電磁能、光能、輻射能或其組合。短波長(zhǎng)光波的波長(zhǎng)為4～30μm。

本發(fā)明的小分子水產(chǎn)生器包含上述的礦石組成物。小分子水產(chǎn)生器進(jìn)一步包含供能單元提供能量。

本發(fā)明的海水淡化設(shè)備，包含上述礦石組成物、供熱單元以及冷凝單元。礦石組成物發(fā)射短波長(zhǎng)光波到進(jìn)料海水。供熱單元將進(jìn)料海水汽化成出料水蒸氣。冷凝單元將出料水蒸氣冷凝成淡化水。短波長(zhǎng)光波的波長(zhǎng)為4～30μm。海水淡化設(shè)備進(jìn)一步包含蒸餾室，蒸餾室包含相互隔離的第一區(qū)及第二區(qū)。其中，第一區(qū)接觸進(jìn)料海水，礦石組成物及供熱單元設(shè)置于第一區(qū)，第二區(qū)接觸出料水蒸氣，冷凝單元設(shè)置于第二區(qū)。

海水淡化設(shè)備進(jìn)一步包含加熱單元。其中，供熱單元與冷凝單元為熱交換單元的相反兩側(cè)，進(jìn)料海水位于熱交換單元的供熱單元的一側(cè)，汽化成出料水蒸氣后，輸送到加熱單元，經(jīng)加熱單元加熱后，輸送到熱交換單元的冷凝單元的一側(cè)，冷凝成淡化水。加熱單元包含太陽(yáng)能真空管。海水淡化設(shè)備進(jìn)一步包含預(yù)熱交換單元，進(jìn)料海水與淡化水以不混合的方式在預(yù)熱單元中進(jìn)行熱交換。

本發(fā)明的產(chǎn)生小分子水的方法，是對(duì)水或水溶液使用上述的礦石組成物。方法進(jìn)一步包含提供能量，其中礦石組成物吸收能量，并發(fā)射短波長(zhǎng)光波。能量包含熱能、電磁能、光能或其組合。短波長(zhǎng)光波的波長(zhǎng)為4～30μm。

附圖說(shuō)明

圖1A為本發(fā)明小分子水產(chǎn)生器的實(shí)施例示意圖；

圖1B為使用本發(fā)明小分子水產(chǎn)生器產(chǎn)生小分子水的實(shí)施例的NMR測(cè)試結(jié)果；

圖2為本發(fā)明海水淡化設(shè)備的實(shí)施例示意圖；

圖3為本發(fā)明海水淡化設(shè)備中蒸餾室的實(shí)施例示意圖；

圖4為本發(fā)明小分子水產(chǎn)生方法的實(shí)施例流程圖。

主要組件符號(hào)說(shuō)明

100 礦石組成物

200 供能單元

300 供熱單元

333 加熱單元

400 冷凝單元

500 熱交換單元

550 預(yù)熱交換單元

551 熱交換器

552 熱交換器

553 熱交換器

610 進(jìn)料海水

620 出料水蒸氣

630 淡化水

700 蒸餾室

710 第一區(qū)

720 第二區(qū)

721 蒸餾室第一入口

722 蒸餾室第二入口

741 蒸餾室第一出口

742 蒸餾室第二出口

800 小分子水產(chǎn)生器

900 海水淡化設(shè)備

1010 步驟

1030 步驟

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的礦石組成物包含含量5～15wt％的電氣石、含量5～15wt％的石英、含量25～35wt％的磁土、含量15～20wt％的白云石、含量15～20wt％的頁(yè)巖、以及含量5～25wt％的瓷土。在較佳實(shí)施例中，礦石組成物包含含量10wt％的電氣石、含量10wt％的石英、含量30wt％的磁土、含量15wt％的白云石、含量15wt％的頁(yè)巖以及含量20wt％的瓷土。在較佳實(shí)施例中，礦石組成物以300℃～500℃的溫度燒結(jié)1小時(shí)以上制成。然而在不同實(shí)施例中，礦石組成物的燒結(jié)溫度及時(shí)間可視組成成分、各成分的含量、以及工藝需要等因素而加以變化。

進(jìn)一步而言，本發(fā)明礦石組成物可吸收能量，并發(fā)射短波長(zhǎng)光波，使水分子團(tuán)被破壞而成為小分子水。更具體而言，能量包含熱能、電磁能、光能、輻射能或其組合。本發(fā)明礦石組成物吸收了上述能量后，可發(fā)射出波長(zhǎng)為4～30μm的短波長(zhǎng)光波。此短波長(zhǎng)光波會(huì)讓水分子形成單一低振蕩的個(gè)體，破壞水分子與水分子之間的氫鍵，進(jìn)而使得水分子團(tuán)被破壞而成為小分子水。

基于上述原理，本發(fā)明提供一種小分子水產(chǎn)生器。如圖1A所示的實(shí)施例，本發(fā)明的小分子水產(chǎn)生器800包含礦石組成物100。其中，礦石組成物100的表面較佳為多孔性，由此增加與水的接觸面積。在不同實(shí)施例中，礦石組成物100的形狀可視制造及使用需求加以變化。例如，可以微粒形式涂布設(shè)置于小分子水產(chǎn)生器800的腔室的內(nèi)表面，或涂布設(shè)置在網(wǎng)狀元件的表面，或設(shè)置成為流體化床的形式，由此增加與水的接觸面積。

如圖1A所示的實(shí)施例，小分子水產(chǎn)生器800較佳包含供能單元200提供包含熱能、電磁能、光能、輻射能或其組合的能量，由此提高礦石組成物100發(fā)射短波長(zhǎng)光波的效率。進(jìn)一步而言，礦石組成物100只要吸收到熱能、電磁能、光能或其組合的能量，即會(huì)發(fā)射短波長(zhǎng)光波，而這些能量在一般環(huán)境中原本即存在，因此即使未設(shè)置供能單元200，礦石組成物100仍可發(fā)射短波長(zhǎng)光波。然而，在有設(shè)置供能單元200的情況下，不僅能確保能量的供應(yīng)量，更可決定能量供應(yīng)的形式(例如熱能、電磁能、光能)及方式(例如以電阻器供熱或以太陽(yáng)能真空管供熱)，提高礦石組成物100發(fā)射短波長(zhǎng)光波的效率(短波長(zhǎng)光波發(fā)射量/輸入功)以及小分子水產(chǎn)生器800產(chǎn)生小分子水的效率(小分子水產(chǎn)生量/輸入功)。如圖1B所示的NMR測(cè)試結(jié)果，本發(fā)明小分子水產(chǎn)生器所制作出的小分子水經(jīng)由NMR核磁共振測(cè)量O¹⁷-NMR半幅值為82Hz。一般水大約120Hz，由此可知得到的小分子團(tuán)水為可長(zhǎng)期保持為小分子狀態(tài)。

本發(fā)明礦石組成物可進(jìn)一步應(yīng)用于海水淡化。如圖2所示的實(shí)施例，本發(fā)明的海水淡化設(shè)備900包含礦石組成物100、供熱單元300以及冷凝單元400。礦石組成物100發(fā)射短波長(zhǎng)光波到進(jìn)料海水610。供熱單元300將進(jìn)料海水610汽化成出料水蒸氣620。冷凝單元400將出料水蒸氣620冷凝成淡化水630。

如圖2所示的實(shí)施例，海水淡化設(shè)備900進(jìn)一步包含蒸餾室700。更具體而言，如圖3所示的實(shí)施例，蒸餾室700包含相互隔離的第一區(qū)710及第二區(qū)720。其中，第一區(qū)710接觸進(jìn)料海水610，礦石組成物100及供熱單元300設(shè)置于第一區(qū)710，第二區(qū)720接觸出料水蒸氣620，冷凝單元400設(shè)置于第二區(qū)720。

如圖2所示的實(shí)施例，海水淡化設(shè)備900進(jìn)一步包含加熱單元333。供熱單元300與冷凝單元400較佳為熱交換單元500的相反兩側(cè)。進(jìn)料海水610由蒸餾室第一入口721進(jìn)入，位于熱交換單元500的供熱單元300的一 側(cè)，汽化成出料水蒸氣620后，由蒸餾室第一出口741離開，輸送到加熱單元333(較佳使用高溫蒸氣幫浦)，經(jīng)加熱單元333加熱后，由蒸餾室第二入口722進(jìn)入，輸送到熱交換單元500的冷凝單元400的一側(cè)，冷凝成淡化水630，再由蒸餾室第二出口742離開。其中，加熱單元333較佳為太陽(yáng)能真空管。

進(jìn)一步而言，蒸餾室700可通過(guò)熱交換單元500隔離出第一區(qū)710及第二區(qū)720。因?yàn)榈谝粎^(qū)710內(nèi)為溫度較低的進(jìn)料海水610，第二區(qū)720內(nèi)為經(jīng)加熱單元333加熱后溫度較高的出料水蒸氣620，而熱交換單元500介于第一區(qū)710和第二區(qū)720之間，故熱交換單元500的溫度介于進(jìn)料海水610及經(jīng)加熱單元333加熱后的出料水蒸氣620兩者的溫度之間。換言之，對(duì)于進(jìn)料海水610而言，熱交換單元500在第一區(qū)710的一側(cè)溫度較高，能作為供給熱能的供熱單元300；對(duì)于經(jīng)加熱單元333加熱后的出料水蒸氣620而言，熱交換單元500在第二區(qū)720的一側(cè)溫度較低，能作為吸收熱能的冷凝單元400。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，可提高能源的使用效率。

另一方面，礦石組成物100可吸收熱交換單元500的供熱單元300釋出的熱能，發(fā)射短波長(zhǎng)光波，讓進(jìn)料海水610中的水分子形成單一低振蕩的個(gè)體，而破壞水分子與水分子之間的氫鍵，使得水分子團(tuán)被破壞而成為小分子水，進(jìn)而讓原本包含在水分子團(tuán)之間的其他物質(zhì)，諸如鈉、鈣、鎂及其他的離子便與水分子分離。如此，可減少出料水蒸氣620中鈉、鈣、鎂及其他的離子的含量，進(jìn)而提高所生成的淡化水630的純凈度。在一實(shí)施例中，使用本發(fā)明海水淡化設(shè)備900生成的淡化水，其鈉含量可達(dá)到5ppm以下。

如圖2所示的實(shí)施例，海水淡化設(shè)備900進(jìn)一步包含預(yù)熱交換單元550，進(jìn)料海水610與淡化水630以不混合的方式在預(yù)熱單元550中進(jìn)行熱交換。更具體而言，因?yàn)榈?30的溫度高于進(jìn)料海水610的溫度，所以可使用熱交換器551、552、553組成的預(yù)熱單元550，利用熱交換方式將淡化水630的熱能用于預(yù)熱進(jìn)料海水610，例如使進(jìn)料海水610由一般海水的常溫20℃提升到接近蒸餾室610時(shí)的目標(biāo)溫度100℃，進(jìn)一步提升能源的使用效率。 其中，熱交換器的形式、數(shù)量及排列方式不限于如圖2所示，可考慮工藝需求及成本等因素加以變化。

在不同實(shí)施例中，本發(fā)明的礦石組成物亦可用于其他形式的海水淡化設(shè)備。舉例而言，當(dāng)本發(fā)明的礦石組成物應(yīng)用于薄膜逆滲透形式的海水淡化設(shè)備，可通過(guò)礦石組成物發(fā)射短波長(zhǎng)光波，讓進(jìn)料海水中的水分子團(tuán)被破壞而成為小分子水，進(jìn)而讓原本包含在水分子團(tuán)之間的其他物質(zhì)，諸如鈉、鈣、鎂及其他的離子便與水分子分離。如此，可減少鈉、鈣、鎂及其他的離子與水分子團(tuán)混雜在一起通過(guò)滲透薄膜逆，進(jìn)而提高所生成的淡化水的純凈度。

如圖4所示的實(shí)施例，本發(fā)明的產(chǎn)生小分子水的方法包含例如以下步驟。

步驟1010，對(duì)水或水溶液使用前述礦石組成物。

在較佳實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包含步驟1030，提供能量，其中礦石組成物吸收能量，并發(fā)射短波長(zhǎng)光波。能量包含熱能、電磁能、光能、輻射能或其組合。短波長(zhǎng)光波的波長(zhǎng)為4～30μm。

雖然前述的描述及附圖已公開本發(fā)明的較佳實(shí)施例，必須了解到各種增添、許多修改和取代可能使用于本發(fā)明較佳實(shí)施例，而不會(huì)脫離如所附權(quán)利要求所界定的本發(fā)明原理的精神及范圍。熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將可體會(huì)，本發(fā)明可使用于許多形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文于此所公開的實(shí)施例應(yīng)被視為用以說(shuō)明本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍應(yīng)由上述權(quán)利要求所界定，并涵蓋其合法均等物，并不限于先前的描述。