CN112239249B - 基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，成本低、性能系数高、结构简单。本发明的基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，包括淡化室(1)、淡水池(2)、浓水池(3)，所述淡化室盐水入口(11)与外界盐水水源相连，淡化室淡水出口(12)与淡水池(2)淡水入口(21)相连，淡化室浓水出口(13)与浓水池(3)浓水入口(31)相连；还包括不均匀浓度场淡化功能单元；所述不均匀浓度场淡化功能单元包括至少一个电极对(101)和反渗透膜(102)；所述电极对(101)置于淡化室(1)内，反渗透膜(102)置于淡化室淡水出口(12)处。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化设备技术领域，特别是一种基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统。
背景技术
在由于人口增长以及人类对水资源的浪费与污染，淡水资源危机正不断加剧，据专家估计，至2025年，全球将有近一半人口生活的地区面对严重缺水的问题。在地球约14.5亿立方米的总水量中，人类可直接利用的淡水资源仅占其中的0.26％，海水却占了97.5％，将储量丰富的海水(盐水)进行淡化，成为可利用的淡水，是解决水资源不足难题的可靠与重要途径。
众多海水淡化技术中，以反渗透原理为基础的反渗透海水淡化技术具有效率高、能耗低、设备紧凑美观等多方面优点，被认为是目前主导海水淡化市场领先的工艺。以我国为例，截至2015年底，全国应用反渗透技术的工程有106个，产水规模65.45万t/d，占全国总产水规模的64.88％。
自然状态下，将盐水与淡水用只有水分子得以透过而溶质(盐)分子无法透过的半透膜(反渗透膜)隔开时，淡水侧的水分子会流到盐水一侧，达到平衡状态后盐水侧的液面高于淡水侧，这个液位差形成的压差称为渗透压。在盐水侧施加超过渗透压的压力时，盐水中的水分子会向淡水侧流动，这一过程即为反渗透。渗透压的本质实际体现了盐水中溶质分子对水分子的吸引力：对于纯水，水分子可以自由的通过反渗透膜；对于盐水，溶质分子会对水分子有一定的吸引力，导致不仅溶质分子不能通过反渗透膜，被其吸引的水分子也无法自由透过反渗透膜，宏观上的体现就是渗透压了。对于盐水，要想使其中的水分子还能透过反渗透膜，只能靠外界加压来实现了，反渗透海水淡化就是利用这一原理实现淡水的制取，现有的反渗透海水淡化技术是用高压泵将盐水加压并输送到反渗透膜组件实现反渗透，用来制取淡水。
现有技术存在的问题是：为了使用反渗透膜进行盐水淡化，必须将盐水源与高压泵想连接，要使用高压泵将盐水侧加到很高的压力，这会耗费巨大能量；高压泵产生的高压液体会对反渗透膜造成伤害，使膜破裂；高压泵造价昂贵，加之预处理和基本建设等诸多费用加大了反渗透技术淡化成本；高压泵运行维护难度高，系统结构复杂。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，成本低、性能系数高、结构简单。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，包括淡化室1、淡水池2、浓水池3，所述淡化室盐水入口11与外界盐水水源相连，淡化室淡水出口12与淡水池2淡水入口21相连，淡化室浓水出口13与浓水池3浓水入口31相连；还包括不均匀浓度场淡化功能单元；所述不均匀浓度场淡化功能单元包括至少一个电极对101和反渗透膜102；所述电极对101置于淡化室1内，反渗透膜102置于淡化室淡水出口12处。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、成本低，性能系数高：本发明用电致不均匀浓度场进行反渗透盐水淡化，电极产生电场将溶质分子阴、阳离子吸引到电极表面及电极附近，在淡化室中产生了浓度不均匀的区域，盐水中浓度低至0的区域可视为淡水区域，该区域不存在渗透压，水分子可自由透过反渗透膜，起到盐溶质分子与水分子相分离的效果。在此过程中，无需要高压水泵对盐水进行加压，大大降低了成本；减少了产生高压的能耗，产生节能效果，性能系数高。
2、结构简单：除去了高压水泵，减少了系统相关的部件，降低了能耗，使结构更为简单，维护更加便利，也提高了系统的寿命。。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明基于电致不均匀浓度场的反渗透盐水淡化系统的结构示意图。
图中，1淡化室，11淡化室盐水入口，12淡化室淡水出口，101电极对，102反渗透膜，13淡化室浓水出口，
2淡水池，21淡水池淡水入口，
3浓水池，31浓水池浓水入口。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，包括淡化室1、淡水池2、浓水池3，所述淡化室盐水入口11与外界盐水水源相连，淡化室淡水出口12与淡水池2淡水入口21相连，淡化室浓水出口13与浓水池3浓水入口31相连。
还包括不均匀浓度场淡化功能单元；
所述不均匀浓度场淡化功能单元包括至少一个电极对101和反渗透膜102；
所述电极对101置于淡化室1内，反渗透膜102置于淡化室淡水出口12处。
优选地，
所述反渗透膜102全覆盖淡化室淡水出口12与淡水池2淡水入口21的水通路。
反渗透膜102覆盖全部或部分的淡化室淡水出口12，未覆盖部分盐水无法通过。从而保证淡水的纯度。
优选地，
所述电极对101电场方向与淡化室盐水入口11与淡水出口12的连线垂直。
电极对101可以是一对，也可以是多对。电极对外接可再生能源发电装置。
本发明基于电致不均匀浓度场的反渗透盐水淡化系统的工作原理为：
电极通电后产生电场将溶质分子阴、阳离子吸引到电极表面及电极附近，在淡化室中产生了浓度不均匀的区域，盐水中浓度低至0的区域可视为淡水区域，该区域不存在渗透压，水分子可自由透过反渗透膜，起到盐溶质分子与水分子相分离的效果。在此过程中，无需要高压水泵对盐水进行加压，大大降低了成本；减少了产生高压的能耗，产生节能效果，其详细工作过程如下：
淡化室盐水入口与外界盐水水源相连，根据水位的高低，盐水可在重力作用下或采用普通低压水泵将盐水注入淡化室中。淡化室中放置有一对或多对电极，电极对于外界电源相连，如太阳能电池等。电极通电后在淡化室内产生电场。盐水中的溶质电解质的阳离子和阴离子在电场作用下运动，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移；迁移使淡化室中盐水浓度不再均匀，电极表面及附近浓度较高，离电极距离较远处浓度较低，甚至出现盐水浓度为0的区域；浓度低至0的区域渗透压为0，在没有高压泵加压的情况下此处的水分子也可自由透过反渗透膜；淡化室淡水出口12与淡水池2的淡水入口21相连，纯水通过反渗透膜进入淡水池中，实现了盐水的淡化与纯水的获取；无法通过反渗透膜的盐水浓度变高，淡化室浓水出口13与浓水池3的浓水入口31相连，浓盐水进入浓水池中可作为其他回收利用的材料。此过程可持续进行。
Claims (1)
1.一种基于电致不均匀浓度场的反渗透海水淡化系统，包括淡化室（1）、淡水池（2）、浓水池（3），淡化室盐水入口（11）与外界盐水水源相连，淡化室淡水出口（12）与淡水池淡水入口（21）相连，淡化室浓水出口（13）与浓水池浓水入口（31）相连；其特征在于：
还包括不均匀浓度场淡化功能单元；
所述不均匀浓度场淡化功能单元包括至少一个电极对（101）和反渗透膜（102）；
所述电极对（101）置于淡化室（1）内，反渗透膜（102）置于淡化室淡水出口（12）处；
所述反渗透膜（102）全覆盖淡化室淡水出口（12）与淡水池淡水入口（21）的水通路；
所述电极对（101）电场方向与淡化室盐水入口（11）与淡化室淡水出口（12）的连线垂直。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1745884A (zh) * | 2005-08-18 | 2006-03-15 | 黄开元 | 电场固定离子分离方法 |
| CN101481159A (zh) * | 2008-01-18 | 2009-07-15 | 朝阳森塬活性炭有限公司 | 海水电脱盐装置及方法 |
| CN102502927A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种苦咸水海水淡化与浓缩回收矿盐装置及其方法 |
| CN102786174A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-21 | 波鹰(厦门)科技有限公司 | 海水淡化装置及其方法 |
| CN103332811A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-10-02 | 康静 | 苦咸水淡化工艺方法及其应用装置 |
| TW201516003A (zh) * | 2013-10-18 | 2015-05-01 | Kun-Shu Zhang | 靜電處理海水淡化法 |
| CN108408994A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-08-17 | 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 | 一种微苦咸水淡化灌溉系统 |
| CN111718052A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-29 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种苦咸水淡化方法及装置 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1745884A (zh) * | 2005-08-18 | 2006-03-15 | 黄开元 | 电场固定离子分离方法 |
| CN101481159A (zh) * | 2008-01-18 | 2009-07-15 | 朝阳森塬活性炭有限公司 | 海水电脱盐装置及方法 |
| CN102502927A (zh) * | 2011-12-22 | 2012-06-20 | 浙江大学 | 一种苦咸水海水淡化与浓缩回收矿盐装置及其方法 |
| CN102786174A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-21 | 波鹰(厦门)科技有限公司 | 海水淡化装置及其方法 |
| CN103332811A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-10-02 | 康静 | 苦咸水淡化工艺方法及其应用装置 |
| TW201516003A (zh) * | 2013-10-18 | 2015-05-01 | Kun-Shu Zhang | 靜電處理海水淡化法 |
| CN108408994A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-08-17 | 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 | 一种微苦咸水淡化灌溉系统 |
| CN111718052A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-09-29 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种苦咸水淡化方法及装置 |
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