专利名称：磁离子筛海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海水淡化领域，具体地说涉及一种磁离子筛海水淡化装置。
目前世界范围内的海水淡化技术主要有以下几种1.反渗透Reverse Osmosis (RO)2.电去电离作用 Electrodeionization (EDI)3.反电渗析 Electrodialysis Reversal (EDR)运用上述海水淡化技术制造出来的海水淡化装置，主要有如下的不足采用反渗透法，由于要克服渗透压，通常要较大的工作压力，如海水的渗透压约为2.7MPa，而工作压力则用10.5Mpa，要实现这样的压力就需耗费相当的能源，并对装置的密封性提出了较高的要求。电去电离作用和反电渗析以直流电作为动力，电去电离作用一般不直接处理海水，而是要先用反渗透法对海水进行预处理，否则能耗及对设备的损耗都较大，比较适用于高纯水的生产，而不适宜于大批量的海水处理。
本实用新型的目的就是为了克服上述技术的不足，而提供一种磁离子筛海水淡化装置，该装置节省能源，使海水淡化的成本相比现有技术大幅降低，从而使海水淡化技术完全实用化。
磁离子筛海水淡化装置，包括进水储水箱、淡化水储存箱，其特征在于还包括离子分离箱，离子分离箱由NdFeB永磁磁极对、装有反渗透膜的过滤管和有过滤管安插孔的底座组成；NdFeB永磁磁极对相对安装在离子分离箱的侧壁上，装有反渗透膜的过滤管固定于底座过滤管安插孔上，其上端装有反渗透膜部分插入磁场空间的下端；进水储水箱与离子分离箱相接，淡化水储存箱与离子分离箱相接。
由于本实用新型采用NdFeB永磁磁极对，将分子运动的动能作为主要的离子分离的动力，只借助水压差来驱动水分子透过反渗透膜而消耗了一些能量，所利用的外部能源就是这很小的水的势能差，大大低于反渗透中制造克服渗透压的外加高压力所耗费的能源；不需要电能和电极，从而极大缓解了电化学反应所产生的腐蚀作用。
图1是本实用新型结构的正面示意图2是本实用新型结构的侧面示意图；图3是离子分离箱的俯视图。
以下结合附图详细说明。
如图所示，1是进水管，2是水箱，3是进水过滤板，4是离子分离箱，5是永磁磁极对N极，6是永磁磁极对S极，7是软磁材料板，8是装有反渗透膜套的过滤管，9是浓缩水排放口，10是淡化水储存箱，11是淡化水出水管，12是支架。
磁离子筛海水淡化装置，包括进水储水箱、淡化水储存箱，其特征在于还包括离子分离箱，离子分离箱由NdFeB永磁磁极对、装有反渗透膜的过滤管和有过滤管安插孔的底座组成；NdFeB永磁磁极对相对安装在离子分离箱的侧壁上，装有反渗透膜的过滤管固定于底座过滤管安插孔上，其上端装有反渗透膜部分插入磁场空间的下端；进水储水箱与离子分离箱相接，淡化水储存箱与离子分离箱相接。
进水储水箱由进水管、水箱和进水过滤板组成，进水过滤板上有均匀密布口径很小的小孔，能对不溶性杂质进行了一次过滤，以免杂质进入装置中污染反渗透膜；水箱是一个由PVC板焊接而成，其上接进水管，其下通过进水过滤板与离子分离箱相连，水箱的主要作用就是储存待处理水，并使待处理水在进入离子分离箱前处于一个相对稳定的状态而避免在离子分离箱中引起湍流。
离子分离箱，是一个由PVC板焊接而成的长方体水箱，其四侧面的上端与进水储水箱四侧面下端焊接相连，而其顶部通过进水过滤板与进水储水箱底部相连，其下部的底座直接焊接在淡化水储存箱上。
为便于安装永磁磁极对，特设计一安装夹，安装夹是一个侧壁用PVC板焊接而成的长方体，其内部尺寸与永磁磁极的尺寸完全一致，其内部焊接一软磁材料板，安装夹直接焊接与离子分离箱侧壁中，永磁磁极在其后再装入安装夹中。在软磁材料板前是夹于两PVC板之间的空白空间，其目的是为了减少磁场的发散。
装有反渗透膜的过滤管在本装置中起了非常重要的作用1.它将磁场空间中的含离子浓度低的海水引出，而实现磁场空间内外的海水实现分离；2.由于过滤管的入水口处装有反渗透膜，可以让水分子透过膜进入过滤管中流出，离子则不能透过反渗透膜而仍留在离子分离箱中，从而最终实现海水淡化。
在过滤管中间插入底座的部分的外侧要紧密套上与底座中的螺栓相应的螺丝环。螺丝环上端还要装上防渗水的密封圈，而长度比底座厚度长20cm-30cm，这主要是为了方便安装和更换反渗透膜及过滤管。过滤管通过螺栓固定于底座上，其上端装有反渗透膜部分插入磁场空间的下端，而其下端应从底座出来后还有较长一段，并在其下端装上一个出水开关。
为方便更换反渗透膜，特制造一膜套，膜套内径比过滤管稍大一点，其上表面安装和固定一块渗透膜，下端装有密封圈，膜套直接套在过滤管的上端。反渗透膜的选择醋酸纤维素膜(简称CA膜)膜的表层的孔隙大小在(10--20)×10-10M，膜厚100--250μm。
离子分离箱底座上有过滤管安插孔，底座的底部为三角锥型，中间高，两侧底，这主要是为了利用重力的作用以及水的压力使高离子浓度的浓缩水和杂质向两侧的排放口处集中而提出。
淡化水储存箱由淡化水出水管、水箱和支架组成，淡化水储存箱用PVC板焊接而成，其上端四侧壁与离子分离箱底座下端四侧壁焊接，从过滤管中出来的淡化水直接流入此箱内储存并通过淡化水出水管排出。在淡化水储存箱的下端四个角上和中部焊接上金属支架，其下端用螺栓固定在地面上，金属支架的作用就是稳固支撑整个装置并使装置处于竖直状态。
待处理海水通过进水管1进入到水箱2中，然后在重力的作用下向下流动，通过进水过滤板3进入离子分离箱4。离子分离箱中有由NdFeB永磁磁极对5、6构成的磁场空间和其外的非磁场空间。在磁场空间中，由于海水中的离子如Na+，Cl-，Mg2+，Ca2+等作分子热运动，受到磁场的洛伦兹的作用而使相对更多的离子从磁场空间中逸出而进入非磁场空间中，从而使磁场空间中的海水的离子浓度降低，而非磁场空间中的海水的离子浓度升高。同时，水合水分子在磁场空间中作分子热运动，水分子之间的氢键将会受到破坏，而是水分子更多地以游离水分子形式存在，从而更容易与过滤管8上端的反渗透膜缔合。磁场空间中的水分子与反渗透膜缔合，在重力作用制造的水压差推动下，以及膜的下端的水分子的拉动下，透过反渗透膜。水分子透过反渗透膜后，在重力作用下和水分子本身与过滤管壁的浸润作用下，迅速离开反渗透膜而沿过滤圆柱管壁向下流动，并反过来对膜中的水分子产生拉力。由于只有水分子能透过反渗透膜，而离子无法通过反渗透膜，因此从过滤管中流出的水已经是淡化水。淡化水从过滤管中流出后就进入到淡化水储存箱10中，并最终从淡化水出水管11中排出。
由于离子无法透过反渗透膜，被留在离子分离箱中，而使离子分离箱中的海水离子浓度不断升高，如不及时处理将影响海水淡化的影响并可能污染反渗透膜。由于磁场作用，非磁场空间的海水的离子浓度高于磁场空间中海水的离子浓度。由于待处理水由离子分离箱的最上端流入并向下流动，同时由于重力的作用，使处于离子分离箱最低处的浓缩水排放口9附近的海水离子浓度相对最高。通过对单位时间的淡化水产量，待处理水离子浓度，要求水的收率的综合计算，每隔一定时间打开浓缩水排放口将其附近的高浓缩海水排出一定量，从而使离子分离箱中的海水的离子浓度大大降低，再关闭浓缩水排放口，如此反复。
本装置与现有技术的对比具有如下优点1.本装置运行能耗很低。本装置创造性地将分子运动的动能作为主要的离子分离的动力，只是借助水压差来驱动水分子透过反渗透膜而消耗了一些能量，所利用的外部能源就是这很小的水的势能差，大大低于反渗透中制造克服渗透压的外加高压力所耗费的能源；更大大低于EDI和EDR中所消耗的电能和动力能源；尤其远远低于蒸发和结晶所需的巨大能源；2.本装置易于维护。由于本装置采用的水压较低，从而避免了因制造高压对装置密封性能和制造工艺提出的高要求；3.淡化水质量较高。本装置中不但有反渗透膜的分离效能，利用强磁场对离子的分离作用进行了有效的补充，尤其是强磁场对于反渗透膜不易分离的小离子反而分离作用较好，使得水的淡化效果比一般反渗透好，又不象EDR、EDI虽淡化水质量高但必须借助反渗透进行预处理；4.水的收率较高。本装置采用了几个方面的作用使浓缩水的浓度提高a.通过磁场的作用，使离子更多地留在非磁场空间内；b.反渗透膜的充分的选择性使离子只可能留在离子分离箱内而从浓缩水排放口排出；c.本装置采用立式作业，且底部有沿中央向两侧浓缩水排放口倾斜的斜坡，则能充分利用重力的作用是离子和杂质在浓缩水排放口处富集，从而该处的离子和杂质浓度最高；d.本装置中水从上向下流，可有效的遏制离子从离子分离箱底部向上的扩散；e.可延长浓缩水排放口相对关闭时间而使浓缩水浓度升高。浓缩水浓度的升高，即意味着在总进水和淡化水质量不变时，排放的浓缩水总量减少，而淡化水产量升高，即水的收率提高了。
5.水的预处理费用降低。由于本装置采用立体式分离方式，使得离子和杂质在重力作用下更易在离子分离箱的底部沉积、浓缩，并从浓缩水排放口排出，因此预处理不需特别严格；b、由于强磁场本身具有相当的杀菌效用，可不用先对进水进行杀菌处理；c、由于对反渗透膜的使用已化整为零，使得反渗透膜相对不易被污染和损坏；6.本装置中不需要电能和电极，从而极大缓解了电化学反应所产生的腐蚀作用。
权利要求1.磁离子筛海水淡化装置，包括进水储水箱、淡化水储存箱，其特征在于还包括离子分离箱，离子分离箱由NdFeB永磁磁极对、装有反渗透膜的过滤管和有过滤管安插孔的底座组成；NdFeB永磁磁极对相对安装在离子分离箱的侧壁上，装有反渗透膜的过滤管固定于底座过滤管安插孔上，其上端装有反渗透膜部分插入磁场空间的下端；进水储水箱与离子分离箱相接，淡化水储存箱与离子分离箱相接。
2.如权利要求1所述的磁离子筛海水淡化装置，其特征在于离子分离箱侧壁中焊接有安装夹，永磁磁极装在安装夹中。
3.如权利要求1所述的磁离子筛海水淡化装置，其特征在于在过滤管中间插入底座的部分的外侧紧密套上与底座中的螺栓相应的螺丝环，螺丝环上端还装有防渗水的密封圈。
4.如权利要求1所述的磁离子筛海水淡化装置，其特征在于底座的底部为三角锥型，中间高，两侧底。
专利摘要磁离子筛海水淡化装置,包括进水储水箱、淡化水储存箱,其特征在于:还包括离子分离箱,离子分离箱由NdFeB永磁磁极对、装有反渗透膜的过滤管和有过滤管安插孔的底座组成,NdFeB永磁磁极对相对安装在离子分离箱的侧壁上,装有反渗透膜的过滤管固定于底座过滤管安插孔上,其上端装有反渗透膜部分插入磁场空间的下端;进水储水箱与离子分离箱相接,淡化水储存箱与离子分离箱相接。由于本实用新型将分子运动的动能作为主要的离子分离的动力,不需要电能和电极,从而极大地缓解了电化学反应所产生的腐蚀作用。
文档编号C02F1/44GK2401538SQ99240579
公开日2000年10月18日 申请日期1999年10月22日 优先权日1999年10月22日
发明者李军 申请人:李军