專利名稱:液體離子篩的制作方法
本發(fā)明涉及到用磁場處理水、廢水或污水的設備。
中國專利申請CN86101249A揭示了一種含碳酸鈣水的處理裝置，該裝置主要由內(nèi)外兩根套管及一組永久磁鐵構(gòu)成，內(nèi)外兩套管利用端頭同軸安裝，使兩者之間構(gòu)成一環(huán)形空間，磁鐵塊用墊片隔開，迭接起來，使其鄰接的磁極極性相同，置于介電材料制的內(nèi)套管之中，讓待處理水沿著螺旋形徑跡流動，穿過由永久磁鐵產(chǎn)生的磁場而得到處理，這種裝置的特點是兩個端頭分別安裝在內(nèi)外兩根套管的兩端，同時將它們固定在各自的位置上，這些端頭各有中心孔，並有一個或數(shù)個側(cè)孔，藉以連通中心孔與上述環(huán)形空間，該發(fā)明的目的是制造一種不受家用設備或工業(yè)設備管道中水流量影響的水處理裝置，其效率基本保持穩(wěn)定，并具備各種必要條件使其處于鈍化區(qū)而不生銹。中國專利申請CN85203732U表明了另一種借助于磁場處理水質(zhì)的裝置，該裝置由導磁元件及附屬的緊固件組成，其特征在于導磁體外殼與導磁芯同軸焊接成一體，頂蓋緊壓在導磁體外殼頂端，與導磁芯之間形成磁隙，導磁芯上纏繞有一定匝數(shù)的密繞勵磁線圈，在導磁芯內(nèi)部與導磁芯同軸地開設有一水道，水道一端與底端蓋上的進水管接頭相通，另一端在導磁芯上部分支通向磁隙。該發(fā)明的目的是提供具有強大磁場且結(jié)構(gòu)簡單，無須再充磁的新型磁化水器。上述裝置在原理上運用了洛侖茲力，前者結(jié)構(gòu)較為復雜，這些裝置只能改變所處理水中某些鹽類的結(jié)晶狀態(tài)，不具有分離和篩選離子的能力。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可除去液體中各種離子的設備。
本發(fā)明是根據(jù)磁鏡反射效應的原理而設計的。液體中帶電離子在非均勻磁場中的運動滿足下列方程式m (dVρ)/(dt) ＝-qV⊥Bz (1)m (dVφ)/(dt) ＝-+qV11Bρ (2)m (dVz)/(dt) ＝-qV⊥Bρ (3)(方程式2中的一號表示正離子的運動軌跡，十號表示負離子的運動軌跡)。
式中m為帶電電子的質(zhì)量，q為帶電離子的電量，V11為帶電離子在垂直于磁力線方向上的分速度，V11為帶電離子在平行于磁力線方向上的分速度，Bz為磁場強度在柱坐標系中Z向的分量，Bρ為磁場強度在柱坐標系中徑向的分量， (dVρ)/(dt) 、 (dUφ)/(dt) 、 (dUz)/(dt) 分別為帶電離子在柱坐標系中徑向、角向、Z向上的加速度。
方程式(1)表示帶電離子在非均勻磁場中受到一個與徑向相反的力，即向心力，使離子在垂直于Z軸的平面內(nèi)作回旋運動。方程式(2)表示帶電離子的回旋運動速度隨Bρ的增加而增加，使離子在Z方向逐漸增強的磁場中作圍繞磁力線的運動。方程式(3)表示由于V⊥和Bρ的作用，帶電離子受到一個Z負方向的洛侖茲力，這個力使沿著Z軸方向回旋前進的離子在Z軸方向產(chǎn)生負加速度，導致離子的Z向速度逐漸減小，最后變?yōu)榱?。由上可知，液體中的帶電離子難于穿過強磁場處，而被約束在弱磁場區(qū)域作回旋運動。
本發(fā)明所述的液體離子篩由一組磁鏡和裝有進出液體管的空腔組成，磁鏡形成非均勻磁場，進液體口位于較強磁場處，經(jīng)處理的去離子水出口位于強磁場處，高濃度離子液體出口位于弱磁場處，當待處理的液體以一定速率沿著進液體口進入空腔時，將受到磁力(洛侖茲力)的作用，使其中的離子(包括正離子和負離子)同時向弱磁場區(qū)域移動。
磁鏡可以用通電線圈制做，也可以用環(huán)形永久磁鐵制做。所述的一組磁鏡可以是一個磁鏡，兩個或多個磁鏡對稱放置或非對稱放置，其磁鏡的磁極位置放置不限，但磁鏡的放置必須使空腔內(nèi)形成非均勻磁場。由方程式(3)得知，磁場的位形愈大，離子的分離效果愈好。當該磁場的最大場強大于最小場強的三倍時，能取得較為理想的效果。
上述的空腔可以采用幾何對稱或不對稱形狀，但應避免容易形成死角的情況，采用對稱形狀將能避免因液體中的離子與水分子的碰撞，而產(chǎn)生逃逸的現(xiàn)象，同時也使得加工制做較為容易，如可做成圓臺形，圓錐形，圓柱形等。
進液體管可以是一根或多根，其安裝位置應與磁力線的夾角呈80°～100°，為了獲得好的分離效果，進液體口應位于較強磁場處，使液體中的離子一進入空腔便受到磁力的作用。由方程式(3)可以看出，帶電離子所受到的Z負方向的洛侖茲力與V⊥成正比，所以，液體進入空腔的速度愈大(V⊥與該入射速度成正比)，分離離子的效果也就愈好。提高入射速度的途徑可以是外加泵，緊縮進液體管口或者是二者的結(jié)合。一般入射速度大于每秒6米較為理想。
去離子水出口位于強磁場處，也可以是一根或多根，其制做材料不限，但選用導磁性材料時，可能使得去離子水管軸線上的磁場減弱，對離子的反射不能產(chǎn)生積極作用，而選用非屏蔽磁的材料則無不良影響。
高濃度離子液體出口位于弱磁場處，可分為沉淀物排出口和非沉淀物的排出口，高濃度離子液體排出管上可安裝水閥，以使得可視工作情況選擇連續(xù)性排液，間歇性排液以及控制排液量。
進液體管，高濃度離子液體排出管和空腔都應選擇非屏蔽磁的材料制做，如塑料、玻璃、銅、鋁等。
圖1是本發(fā)明的原理圖。
圖2是液體離子篩的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是進液體管結(jié)構(gòu)圖。
圖4是進液體管結(jié)構(gòu)圖。
圖5是進液體管結(jié)構(gòu)圖。
圖6是進出液體管結(jié)構(gòu)圖。
圖7是高濃度離子液體排出管結(jié)構(gòu)圖。
圖8是由幾個液體離子篩串聯(lián)而構(gòu)成的水處理設備。
圖1表示帶電離子進入由磁鏡產(chǎn)生的非均勻磁場后的運動軌跡，帶電離子沿Z向做圍繞磁力線的回旋運動，當進入強磁場處時，受到反射。
圖2中所示的為本發(fā)明的一種實施例。
一對磁鏡(2)水平同軸安裝在形狀對稱的空腔(1)的兩側(cè)，進液體管(3)呈對稱垂直插入空腔(1)中，(3)的進口在磁鏡附近，并靠近空腔對稱軸線，高濃度離子液體排出管(4)位于空腔中部，沉淀物排出管(5)在空腔(1)的底部，去離子水管(6)通過磁鏡(2)的軸線。
在本實施例中，由一對磁鏡所產(chǎn)生非均勻磁場的最大場強為1000高斯，液體入射速度為每秒15米。
圖3是進液體管的三面視圖。這種進液體管的管口部位呈鴨嘴形，其目的是為了提高液體的入射速度。
圖4和圖5是進液體管的另外兩個實施例。圖4中所示的為在進液體管口部位加一花板。圖5中所示的為圓形緊縮管口，其目的均與上相同。
圖6可做為進液體管，去離子水管及高濃度離子液體排出管的一種實施例，采用圓形管結(jié)構(gòu)。
圖7為非沉淀高濃度離子液體排出管的另一種實施例。該實施例中，在管口的軸線部位有狹縫，狹縫上寬下窄，可使處于空腔下部的帶離子液體沿狹縫進入排出管。
圖8所示的為適用于正負離子容易產(chǎn)生沉淀型鹽類的二級四反射液體離子篩，它是由兩個二反射液體離子篩串聯(lián)而成的水處理設備，進水處采用水泵加壓，磁鏡的電源由220伏電源經(jīng)橋式二極管整流后供給。在實際使用中，可制做一系列多級多反射的水處理設備。
本發(fā)明所述的液體離子篩，結(jié)構(gòu)簡單，加工制做時要求精度低，易于實施，原材料來源方便，成本低廉。由于該種液體離子篩是針對液體中帶電離子的帶電特征而設計的，就為其應用提供了廣闊的前景，既可用于工業(yè)廢水的處理，也可用于進行海水淡化，以及一般的硬水軟化、礦泉水除鐵和實驗室中分離極性溶劑的離子。
權(quán)利要求
1.一種用磁場處理水、廢水或污水的液體離子篩，其特征在于由一組磁鏡和裝有進出液體管的空腔組成，磁鏡形成非均勻磁場，進液體口位于較強磁場處，經(jīng)處理后的去離子水出口位于強磁場處，高濃度離子液體出口位于弱磁場處，當待處理的液體以一定速率沿著進液體口進入空腔時，將受到磁力的作用，使其中的離子同時向弱磁場區(qū)域移動。
2.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于所述的一組磁鏡可以是一個磁鏡、兩個或多個磁鏡對稱放置或非對稱放置，磁鏡的磁極可任意放置。
3.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于所述空腔可以采取對稱形狀。
4.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于所述的進液體管可以是一根或多根，其安裝位置在磁鏡附近，并與磁場中磁力線的夾角為80°～100°。
5.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于所述的去離子水管可以是一根或多根，并可通過磁鏡軸線。
6.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于所述的高濃度離子液體出口管可分為沉淀物排出管和非沉淀物排出管，沉淀物排出管位于空腔底部，非沉淀物排出管位于空腔中部。
7.按照權(quán)利要求
1、3、4、6所述的液體離子篩，其特征在于所述的空腔、進液體管和高濃度離子液體排出管由非屏蔽磁的材料制做。
8.按照權(quán)利要求
1或5所述的液體離子篩，其特征在于去離子水管的制做材料不限，但選擇非屏蔽磁的材料為佳。
9.按照權(quán)利要求
1或4所述的液體離子篩，其特征在于進液體管的管口可以做成圓形、鴨嘴形或花板形。
10.按照權(quán)利要求
1所述的液體離子篩，其特征在于可以將若干個離子篩串聯(lián)起來，組成水處理設備。
專利摘要
一種液體離子篩，屬于用磁場處理水、廢水或污水的設備。該種離子篩由一組磁鏡和裝有進出液體管的空腔組成，磁鏡形成非均勻磁場，進液體口位于較強磁場處，經(jīng)處理后的去離子水出口位于強磁場處，高濃度離子液體出口位于弱磁場處，當待處理的液體以一定速率沿著進液體口進入空腔時，將受到磁力(洛侖茲力)的作用，使其中的離子同時向弱磁場區(qū)域移動。該液體離子篩結(jié)構(gòu)簡單，加工要求精度低，制做方便，成本低。
文檔編號C02F1/48GK87100164SQ87100164
公開日1988年7月20日 申請日期1987年1月6日
發(fā)明者周永才, 王新 申請人:周永才導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan