基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水基電解質(zhì)溶液離子分離技術(shù)，特別涉及一種利用交變磁場對水基電解質(zhì)溶液進(jìn)行離子轉(zhuǎn)移的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，無機(jī)水溶液的濃縮和淡化是普遍存在的分離方法，如氫氧化鈉溶液的水分子去除濃縮得到固體氫氧化鈉，海水中的水分子收集得到淡水即海水淡化。無論是多效蒸發(fā)、多級閃蒸或壓氣蒸餾，還是現(xiàn)在普遍使用的反滲透方法用于將水分子從水基溶液中分離出來，原溶液濃縮，而從水基溶液中分離出來水分子收集便得到淡水。水基溶液的重要物理特性，如沸點、滲透壓會隨離子濃度的變化而變化。多效蒸發(fā)、多級閃蒸或壓氣蒸餾等熱法分離方法主要依靠水變成水蒸汽，水蒸汽的得到依靠必要顯熱轉(zhuǎn)換為水分蒸發(fā)的潛熱，或從發(fā)電機(jī)組得到乏汽作為蒸汽源，因此，多效蒸發(fā)在有現(xiàn)成蒸汽可用的前提下更為實用；多級閃蒸則依靠大循環(huán)量和足夠的溫差保證造水比；壓氣蒸餾依靠起始蒸汽作為熱源，通過絕熱壓縮蒸發(fā)出的二次蒸汽得以連續(xù)運行。熱法分離方法需要消耗大量熱能，受制于初級參數(shù)和設(shè)備效數(shù)(級數(shù))的影響，制水成本較高，淡水回收率在40%以下。反滲透方法受制于高濃度時滲透壓增大，需要更高的操作壓力，對膜組件和膜殼及管道系統(tǒng)要求更高，消耗的電能更多，處理成本極高。
[0003]除以上主要通用的工程方法之外，電吸附法、冷凍法、加濕脫濕法、正滲透法等也用于水基溶液的濃縮和淡化，但是，在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都存在某些問題，直接限制了這些技術(shù)在工程上的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法和裝置，該方法和裝置分離效率高，成本低。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的一個技術(shù)方案是:一種基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法，采用陽離子交換膜和陰離子交換膜將儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲存在交變磁場外的電解質(zhì)溶液隔開，所述陽離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場的兩端。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的另一個技術(shù)方案是:一種實現(xiàn)上述方法的裝置，包括固定的交變磁場產(chǎn)生裝置，所述交變磁場產(chǎn)生裝置設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述交變磁場產(chǎn)生裝置的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體與所述交變磁場產(chǎn)生裝置之間設(shè)有徑向間隙，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體的兩端分別通過陽離子交換膜和陰離子交換膜與磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體連接；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體是采用絕緣材料制成的。
[0007]所述交變磁場產(chǎn)生裝置采用定子結(jié)構(gòu)。
[0008]所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。
[0009]所述陽離子交換膜和所述陰離子交換膜均設(shè)置一組或一組以上。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:通過給固定的交變磁場產(chǎn)生裝置通交流電產(chǎn)生交變磁場，使儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液中的正負(fù)離子向相反方向迀移，產(chǎn)生定向電流，由于磁場兩端設(shè)有陽離子交換膜和陰離子交換膜，正負(fù)離子的迀移在磁場端部單向進(jìn)行，最后在交變磁場外實現(xiàn)電中性。改變交流電電壓和頻率，等同于改變磁場強度和旋轉(zhuǎn)速度。利用交變磁場作用磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液，交變磁場與磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液的相對運動速度較快，達(dá)到60m/s的相對運動速度很容易。較高的相對運動速度使電解質(zhì)溶液中離子的迀移速度和迀移率較高，使電解質(zhì)溶液的分離效率較高。本發(fā)明可以在常壓、常溫運行，設(shè)備材料選擇受高濃度溶液對設(shè)備的防腐影響較小，設(shè)備投資小。本發(fā)明在連續(xù)運行模式下，分離效率從0-90%無級連續(xù)可控，控制停留時間可以控制出水水質(zhì)。綜上所述，本發(fā)明可連續(xù)運行，無需高壓力和高溫條件，消耗能量低、投資小、環(huán)保、高效；磁場的存在能夠有效防止碳酸鈣等無機(jī)鹽結(jié)垢的產(chǎn)生，特別適用于高濃度水基溶液的濃縮和淡化。具有原位處理電解質(zhì)溶液，工藝簡單、設(shè)備效率高、控制方便等特點。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、陽離子交換膜，2、磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液出口，3、交變磁場產(chǎn)生裝置，4、磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體，5、陰離子交換膜，6、磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體，7、磁場外電解質(zhì)溶液出口，8、磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液進(jìn)口，9、磁場外電解質(zhì)溶液進(jìn)口。
【具體實施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0014]請參閱圖1，一種基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法，采用陽離子交換膜I和陰離子交換膜2將儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲存在交變磁場外的電解質(zhì)溶液隔開，所述陽離子交換膜I和所述陰離子交換膜2分別設(shè)置在所述交變磁場的兩端。
[0015]本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的裝置，包括固定的交變磁場產(chǎn)生裝置3，所述交變磁場產(chǎn)生裝置3設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述交變磁場產(chǎn)生裝置3的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4與所述交變磁場產(chǎn)生裝置3之間設(shè)有徑向間隙，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4的兩端分別通過陽離子交換膜I和陰離子交換膜5與磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6連接；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6是采用絕緣材料制成的。
[0016]在本實施例中，在所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4的下方設(shè)有磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液進(jìn)口 8，在所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4的上方設(shè)有磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液出口 2，在所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6的下方，一端設(shè)有磁場外電解質(zhì)溶液進(jìn)口 9，另一端設(shè)有磁場外電解質(zhì)溶液出口 7。磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4與交變磁場產(chǎn)生裝置3之間的徑向間隙為1mm。所述交變磁場產(chǎn)生裝置3采用定子結(jié)構(gòu)，但不限于圓形結(jié)構(gòu)。所述陽離子交換膜I和所述陰離子交換膜5可以設(shè)置一組或一組以上。所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。
[0017]本發(fā)明的原理:
[0018]固定的交變磁場產(chǎn)生裝置在接通交流電后產(chǎn)生交變磁場，儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液在交變磁場的作用下，正負(fù)離子反向運動，產(chǎn)生定向電流。通過陽離子交換膜和陰離子交換膜控制正負(fù)離子單向迀移，在交變磁場外實現(xiàn)電中性，正負(fù)離子同時進(jìn)入或離開儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液，從而實現(xiàn)交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液的濃縮或稀釋(淡化)。
[0019]本發(fā)明應(yīng)用實例:
[0020]磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4與磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6的容積相同。分別向磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4和磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6中通入濃度為35000mg/L的NaCl溶液。然后，給固定的交變磁場產(chǎn)生裝置接通50Hz的交流電源，通電3分鐘后，測量磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體4內(nèi)的NaCl溶液的濃度為300mg/L，測量磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體6的NaCl溶液的濃度為69700mg/L。磁場內(nèi)的NaCl溶液得到淡化，而磁場外的NaCl溶液得以濃縮。
[0021]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法，其特征在于，采用陽離子交換膜和陰離子交換膜將儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲存在交變磁場外的電解質(zhì)溶液隔開，所述陽離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場的兩端。2.—種實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于，包括固定的交變磁場產(chǎn)生裝置，所述交變磁場產(chǎn)生裝置設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述交變磁場產(chǎn)生裝置的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體與所述交變磁場產(chǎn)生裝置之間設(shè)有徑向間隙，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體的兩端分別通過陽離子交換膜和陰離子交換膜與磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體連接；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體均設(shè)有溶液進(jìn)口和溶液出口 ；所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體是采用絕緣材料制成的。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離裝置，其特征在于，所述交變磁場產(chǎn)生裝置采用定子結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離裝置，其特征在于，所述磁場內(nèi)電解質(zhì)溶液儲存腔體和所述磁場外電解質(zhì)溶液儲存腔體是采用PVC、ABS、陶瓷、玻璃纖維和玻璃中的至少一種材料制成的。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離裝置，其特征在于，所述陽離子交換膜和所述陰離子交換膜均設(shè)置一組或一組以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交變磁場的水基電解質(zhì)溶液分離方法，采用陽離子交換膜和陰離子交換膜將儲存在交變磁場內(nèi)的電解質(zhì)溶液和儲存在交變磁場外的電解質(zhì)溶液隔開，所述陽離子交換膜和所述陰離子交換膜分別設(shè)置在所述交變磁場的兩端。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的裝置。本發(fā)明可連續(xù)運行，無需高壓力和高溫條件，消耗能量低、投資小、環(huán)保、高效；磁場的存在能夠有效防止碳酸鈣等無機(jī)鹽結(jié)垢的產(chǎn)生，特別適用于高濃度水基溶液的濃縮和淡化。具有原位處理電解質(zhì)溶液，工藝簡單、設(shè)備效率高、控制方便等特點。
【IPC分類】B01D61/44, B01D61/46
【公開號】CN105107381
【申請?zhí)枴緾N201510601273
【發(fā)明人】蘇潤西
【申請人】蘇潤西
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月18日