專利名稱：用于凈化流體如水、含水液體和液體燃料的方法和固體材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種凈化流體，如水、含水液體和液體燃料的方法和固體材料，以及用于實施該方法的一種合金，本發(fā)明尤其涉及一種用于處理如水、汽油和柴油等流體的方法和合金，以便達到除去溶解或懸浮于含水液體中的雜質以及改善內(nèi)燃機用的液體燃料的燃燒特性的目的。
以前為了從水或含水液體中除去雜質以及改善燃料的燃燒特性曾提出過幾種方法，但是這些方法都是采用兩種彼此獨立的途徑來進行的，就本申請人所知，至現(xiàn)在為止，還沒有人以用一種方法解決這兩個問題為目標，對這兩個相互獨立的問題聯(lián)系起來進行解決。
因此，在水和含水液體的處理中，為了去除不希望有的鹽份曾設計過許多處理方法和設備，如過濾裝置、超濾設備、反滲透設備等等，它們要么是效果不佳，要么就是非常昂貴。因此，較為能夠被接受的方法是利用某些化合物對水進行處理，這些化合物能夠將不希望有的金屬鹽轉化為其它不使水產(chǎn)生硬度的危害性較少的鹽類，或者用離子交換物質，如沸石處理水，也可以產(chǎn)生類似的結果。
在燃料處理方面，過去也曾作過許多努力，來改善燃料的燃燒特性。上述的努力包括當燃料流向燃燒室的途中，對其橫向施加電場或磁場的處理方法，已知的方法中還包括使用一種合金與液體燃料相接觸，以改進燃料的特性。然而，在這些處理方法使用的合金中，需要摻雜貴重金屬，如銀，因此由上述合金制造出的設備可能比較昂貴，而且這些費用不能從相當小的改進中得到補償。
申請人也注意到了用來降低水中硬度和腐蝕性有許多不同類型的處理設備，這些設備都是使用用含鉛合金制造出來的接觸元件。然而，由于上述金屬具有眾所周知的污染毒性，所有這些含鉛合金都有一個嚴重的問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種使用固體合金材料來凈化流體的方法，該方法能夠使與上述流體相關的問題得到最佳解決。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種凈化水和含水液體的方法，以及一種用來實施該方法的合金，該方法能夠去除水和含水液體中的硬度，同時還能消除在輸送管道中的結垢、生銹和腐蝕問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種凈化液體燃料的方法，這種方法能夠改善液體燃料的純度和燃燒特性，由此減少了烴類和CO這類污染氣體的排放。
本發(fā)明包括一種凈化流體如水、含水液體和液體燃料的方法，該方法包括以下步驟提供一個具有入口和出口的中空室，在上述室內(nèi)安裝一個固體材料，上述固體材料是用合金制成的，使流體從上述室中通過，并使流體與上述固體材料相接觸，再從上述室中回收凈化了的流體，其特征在于所用的固體材料是一種金屬合金，該合金中含有占合金總重量50～60%的銅，20～28%的鋅，0.5～8%的鎳，0.005～2.5%的鋁，7～15%的錳和1.3～4.5%的錫。
當水或含水液體從一個中空的細長室中流過時，會與放置在室內(nèi)的本發(fā)明的細長合金相接觸，這樣就會使水或含水液體得到凈化，從室中流出的水和含水液體中的硬度就會被降低，從而使上述流體流經(jīng)的管道或盛放它們的容器不產(chǎn)生有害的水垢，也不會生銹和腐蝕。這是通過使鹽類、水銹和產(chǎn)生水垢的物質懸浮在水或含水流體中，因而避免了這些物質與容納它們的系統(tǒng)發(fā)生反應。
在游泳池、水池、水箱等等中，通過使水與本發(fā)明的合金進行接觸就可以使水得到凈化處理，從而使氯的用量減少70～80%，同時降低了氯的氣味，對眼睛的刺激和水的硬度，也避免了水在通過的管路、泵和過濾器時生成水銹和水垢。
在另一方面，上述處理提高了含水流體或水的PH值，從而增強了氯的處理效果，并避免了水發(fā)生混濁。
另一方面，當內(nèi)燃機使用的液體燃料流經(jīng)一個細長的中空室，并與本發(fā)明的細長的合金體相接觸時，就使液體燃料得到了凈化，同時改善了燃料的燃燒特性，并可使排放的污染物減少大約65～75%。由此降低了發(fā)動機的維修費用，使火花塞較干凈，減少了調節(jié)問題，從而改善了噴油嘴的工作性能和壽命，消除了由于低辛烷汽油產(chǎn)生的震動作用，從而節(jié)省了燃料，由于減少了烴和CO的排放，而降低了污染，同時也延長了發(fā)動機的壽命。
本發(fā)明的凈化水、含水流體和液體燃料等流體的方法包括以下步驟使所述的流體通過一中空的細長室，并使所述的流體與放置在上述室中的一細長的固體材料相接觸，然后從室中排出凈化后的流體，所述的固體材料是用合金制成的，該合金中含有占合金總重量大約50～60%的銅，大約20～28%的鋅，大約0.5～8%的鎳，大約0.005～2.5%的鋁，大約7～15%的錳和大約1.3～4.5%的錫。
本發(fā)明的處理室有一個接收待處理的流體的入口，和一個排出凈化后流體的出口，也可以很方便地把上述凈化室插入水中，或含水流體和液體燃料的管線中，最好盡可能地靠近水、含水流體或液體燃料等流體的輸入源。
例如對于蒸汽發(fā)生器，要在輸入管線中對進水進行凈化處理，對于鍋爐，最好在進水管路中對進水進行凈化處理，對于冷卻塔，它的進水處理與鍋爐的進水處理相同，而對于汽車，則燃料的凈化處理最好在燃料箱與汽化器之間進行，而且最好在靠近燃料箱的地方進行。
位于室中的固體材料最好是一個細長的棒，從室的入口到室的出口都具有與流體相接觸的表面。
本發(fā)明還包括一種制造上述固體材料的合金，以重量計算，合金中含有大約50～60%的銅，大約20～28%的鋅;大約0.5～8%的鎳;大約0.005～2.5%的鋁;大約7～15%的錳和大約1.3～4.5%的錫。
以重量計算，本發(fā)明的合金最好含有大約52～56%的銅;大約23～27%的鋅;大約3～7%的鎳;大約0.25～1.5%的鋁;大約9～13%的錳和大約2～5%的錫，上述所有百分比都是基于合金的總重量計算的。
下面將通過實施例，更清楚地理解本發(fā)明，所給出的實施例僅僅是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制。
實施例1在大約1900～2200°F的溫度下，在一合適的容器中，將5.5公斤的銅，300克的錫，1.1公斤的錳和100克的鋁共同加熱，至形成熔融體。然后將容器加熱至2700～2800°F的溫度，并在熔融體中加入500克鎳，隨后再將容器加熱到3200～3400°F的溫度，并在熔融體中加入2.5公斤的鋅，在至少5分鐘后，將熔融體注入一鑄模中，使其固化成一個細長的棒。
待細長的棒冷卻后，將其裝入一個圓筒形的殼中，該圓筒殼有一個流體入口，另一端是流體出口，用一電絕緣襯套將上述組裝成的流體處理裝置包起來，使其成為電絕緣體，并將其安裝在流體泵與內(nèi)燃機之間的流體管路中，該內(nèi)燃機是1987馬自達(Mazda)626型汽車的內(nèi)燃機，它沒有催化轉化器，但卻有排出氣體的循環(huán)裝置，按照下面的實施例對該處理裝置進行測試。
實施例2以10～55哩/小時(MPH)的車速對實施例1中所描述的汽車進行平均道路測試，首先對沒有安裝本發(fā)明的流體處理裝置的汽車進行測試，然后對裝有如實施例1中所描述的流體處理裝置的汽車進行測試。
對汽車排出的氣體進行分析，上述兩種測試結果如下所示沒有流體 有處理裝置 百分比變化處理裝置CO測試 8.08 6.78 -16.10%CO2測試 232.33 205.83 -11.41%總烴類 0.77 0.62 -19.28%NOX4.18 3.92 -6.34%燃料消耗 10.50 9.27 -11.74%實施例3對汽車進行類似于實施例2所進行的測試，但是要在車速是平均20.3公里/小時(KPH)的城市公路速度下進行。
排放廢氣的測試結果如下所示沒有流體 有處理裝置 百分比變化處理裝置CO測試 21.66 17.13 -20.91%CO2測試 333.20 264.90 -20.50%總烴類 1.52 1.09 -28.29%NOX5.78 4.49 -22.32%燃料消耗 15.78 12.52 -20.66%實施例4在平均40.2公里/小時(KPH)的市效公路速度下，對上述汽車中的如實施例1中所述的處理裝置進行測試，上述汽車排放氣體的測試結果如下所示沒有流體 有處理裝置 百分比變化處理裝置CO測試 5.76 5.20 -9.72%CO2測試 212.10 207.20 -2.31%總烴類 0.72 0.68 -5.56%NOX4.17 4.23 -1.44%燃料消耗 9.48 9.23 -2.64%實施例5在汽車以平均59.7公里/小時(KPH)的鄉(xiāng)村公路速度行駛時，對如實施例1所述的本發(fā)明的裝置進行測試，其結果如下
沒有流體 有處理裝置 百分比變化處理裝置CO測試 3.89 3.69 -5.14%CO2測試 188.20 181.40 -3.61%總烴類 0.57 0.48 -15.79%NOX3.48 3.94 13.22%燃料消耗 8.32 8.01 -3.73%實施例6當汽車以平均90.3公里/小時(KPH)的高速公路速度行駛時，對如實施例1中所述的處理裝置進行測試，其結果如下沒有流體 有處理裝置 百分比變化處理裝置CO測試 0.99 1.08 0.09%CO2測試 195.80 169.80 -13.28%總烴類 0.25 0.22 -12.00%NOX3.29 3.00 -8.81%燃料消耗 8.41 7.30 -13.20%從上述的結果可以看到，本發(fā)明的流體處理裝置可以大大降低所測汽車排放尾氣中的污染氣體含量，也使汽車的燃料消耗顯著降低，尤其是在高速和低速行駛時，當汽車在高速行駛時燃料的節(jié)約略少一些。
實施例7一種類似于實施例1中處理燃料的水處理裝置，它是由含有下述比例的合金制成的23%的鋅、4%的鎳、1%的鋁、10%的錳、3%的錫和59%的銅。
將這樣得到的水處理裝置安裝在以下實施例中所要描述的各種設備的進水管線下，并分析其處理水的效果。
實施例8把實施例7中所述的裝置安裝在一個鍋爐系統(tǒng)的進水管線中，要想使鍋爐系統(tǒng)保持在最佳運行條件下運行，還面臨一些非常嚴重的問題，如水的硬度，堿度和總固體，它們被定在很高或很低的值，而且水處理用品的消耗過高。在安裝了如實施例7所述的水處理裝置以后，上述參數(shù)得到了改進，即在安裝了這種水處理裝置后，現(xiàn)在的鍋爐已經(jīng)容易控制水了。
分別分析在上述鍋爐系統(tǒng)中安裝了水處理裝置前后的水樣，水質各種參數(shù)的分析結果如下參數(shù) 處理前 處理后硬度 4.0 0.0PH 11.0 10.5固體 3360.0 3000.0堿度F 245.0 357.0堿度M 382.0 330.0氯化物 78.0 23.0碳酸鹽 252.0 412.0碳酸氫鹽 0.0 0.0
硫酸鹽 321.0 156.7氫氧化物 65.3 57.0亞硫酸鹽 20.0 10.0磷酸鹽 30.0 20.0上表清楚地表明，那些被認為是對設備有害參數(shù)是如何被降低的，而且還必須指出，水處理反應物的加入量比以前鍋爐中的常規(guī)用量(dosification)減少了。
實施例9給一飯店里的兩個相同的游泳池中的一個安裝上如實施例7中所述的水處理裝置，以便對該裝置的效果進行比較。
對裝有處理裝置的游泳池進行連續(xù)的常規(guī)氯氣處理，對比的游泳池也進行同樣的處理，所得的結果如下所示無處理裝置的池中的余氯3.0ppm初始有處理裝置的池中的余氯3.0ppm初始加氯5小時以后無處理裝置的池中的余氯0.0ppm有處理裝置的池中的余氯2.0ppm此時對對比游泳池進行氯氣處理，另一池不進行氯氣處理，得到下述結果無處理裝置的池中的余氯3.0ppm有處理裝置的池中的余氯2.0ppm5小時以后無處理裝置的池中的余氯0.3ppm
有處理裝置的池中的余氯0.6ppm從上述結果中可以看到，本發(fā)明的水處理裝置可以使余氯維持較長的(幾乎兩倍之久)與水接觸時間，而且在相同的時間內(nèi)，使用一半的劑量就可以得到更高的氯濃度。
當兩個游泳池保持相同的氯濃度(3.0ppm)時，對水進行了細菌學分析，得到的結果如下菌落數(shù)/100毫升，無處理裝置的水池 54菌落數(shù)/100毫升，有處理裝置的水池 4氣桿菌屬/100毫升，無處理裝置的水池 17氣桿菌屬/100毫升，有處理裝置的水池 0大腸桿菌/100毫升，兩個池中的測試都是陰性的大腸產(chǎn)氣桿菌/100毫升，無處理裝置的水池 5有處理裝置的水池 0當一天結束時，兩個水池都含有很少的余氯，其結果如下菌落/100毫升，無處理裝置的水池 76菌落/100毫升，有處理裝置的水池 2氣桿菌屬/100毫升，無處理裝置的水池 33氣桿菌屬/100毫升，有處理裝置的水池 7有和沒有處理裝置的水池中大腸桿菌都是陰性的大腸產(chǎn)氣桿菌/100毫升，有處理裝置的水池 9沒有處理裝置的水池 38從上述結果可以看到，無論是有氯還是沒有氯，本發(fā)明的水處理裝置的殺菌效果都是明顯的，這是由于對于凈化水來說，它的效力比僅僅使用氯的效力要高，而且，即使當水中不再有氯時，其殘留的效力也能保持很長的時間。
實施例10將實施例7中所述的水處理裝置安裝在家庭用水的管線中，以處理自來水，分析處理前和處理后的水樣，得到的結果如下取樣說明 mg/l(ppm)自來水鈣 48.8鎂 28.1碳酸氫鹽 30.6PH 8.85單位處理后的水鈣 45.1鎂 21.3碳酸氫鹽 18.0pH 8.56單位實施例11使接收到的黑水穿過如實施例7所述的水處理裝置進行處理，然后從Grand Cayman島返回美國，所述黑水在處理前和處理后的分析結果如下(處理時使水三次通過處理裝置)
處理后 處理前(3次通過)比重 1.0027 1.0029pH 8.3 8.7導電率，微歐姆/厘米 7200 7300二氧化硅，SiO2，毫克/升 0.69 0.20鋁，Al，毫克/升 小于0.05 小于0.05鈣，Ca，毫克/升 148 180鎂，Mg，毫克/升 195 212鈉，Na，毫克/升 1280 1280鉀，K，毫克/升 49.8 49.9碳酸鹽，CO3毫克/升 28.8 57.6碳酸氫鹽，HCO3毫克/升 464 474硫酸鹽，SO4，毫克/升 57 67氯化物，Cl，毫克/升 2500 2500氟化物，F(xiàn)，毫克/升 0.42 0.53硝酸鹽，NO3，毫克/升 20.2 23.8以CaCO3計算的P-堿度，毫克/升，48 96以CaCO3計算的T-堿度，毫克/升，380 388以CaCO3計算的總硬度，毫克/升，1170 1320總溶解固體，毫克/升 4515 4665總懸浮固體，毫克/升 40 1000
權利要求
1.一種凈化如水、含水流體和液體燃料等流體的方法，包括以下步驟提供一個具有入口和出口的中空室，在上述室內(nèi)提供一個固體材料，上述固體材料是由一種金屬合金制成的，使上述流體從所述的室中通過，并使流體與所述的固體材料相接觸，以及從所述的室中回收凈化了的流體，其改進在于所提供的固體材料是一種金屬合金，該合金中含有占合金總重量50～60%的銅，20～28%的鋅，0.5～8%的鎳，0.005～2.5%的鋁，7～15%的錳和1.3～4.5%的錫。
2.一種如權利要求1所述的方法，其中所述的室是一個中空的細長室，在上述室中所述的固體材料是一細長的棒形體。
3.一種如權利要求2所述的方法，其中所述的合金含有占合金總重量52～57%的銅，23～27%的鋅，3～7%的鎳，0.25～1.5%的鋁，9～13%的錳和2～5%的錫。
4.一種通過直接接觸，凈化水、含水流體和液體燃料等流體的固體材料，是一種金屬合金，它含有占合金總重量50～60%的銅，20～28的鋅，0.5～8%的鎳，0.005～2.5%的鋁，7～15%的錳和1.3～4.5%的錫。
5.如權利要求4所述的固體材料，其中所述的合金中含有占合金總重量52～57%的銅，23～27%的鋅，3～7%的鎳，0.25～1.5%的鋁，9～15%的錳和2～4%的錫。
6.一種凈化如水、含水流體和液體燃料等流體的裝置，包括一個中空的細長室，一個位于所述室一端的流體入口，一個位于所述室另外一端的流體出口，將上述流體入口和流體出口與傳送管路相連接的設備，以及一個位于所述的細長室中的金屬合金的細長棒，上述棒的大小與所述室的大小相比應當使它們之間留有一個環(huán)狀的流體通道，以便使所述流體能與所述棒的表面直接接觸，上述棒的金屬合金中含有占合金總重量50～60%的銅，20～28%的鋅，0.5～8%的鎳，0.005～2.5%的鋁，7～15%的錳和1.3～4.5%的錫。
7.一種如權利要求6所述的裝置，其中所述合金中含有占合金總重量52～57%的銅，23～27%的鋅，3～7%的鎳，0.25～1.5%的鋁，9～15%的錳和2～4%的錫。
全文摘要
一種凈化如水、含水液體和液體燃料等流體的方法，包括使所述的流體與一種新穎的合金固體材料相接觸，該合金中含有占合金總重量50-60％的銅，20-28％的鋅，0.5-8％的鎳，0.005-2.5％的鋁，7-15％的錳，和1.3-4.5％的錫。
文檔編號C02F101/10GK1053598SQ9010844
公開日1991年8月7日 申請日期1990年9月14日 優(yōu)先權日1990年1月23日
發(fā)明者路易斯·戈麥斯 申請人:路易斯·戈麥斯