电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施的制作方法
【专利摘要】产品涉及海水淡化技术领域，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施。电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，把把海水泵入有强电场环境或有强磁场环境的水槽里，海水中的阴阳离子就会在某种力(在电场里受到的是电场力，在强磁场里受到就是洛仑磁力)的作用下分别向不同的方向运动，等离子完成了在某种力作用下的运动，在水槽中间区域就会留下没有离子的淡水，然后再对水槽中间区域的淡水用水槽里的淡水槽来隔离的方法截取出来，尤其是利用磁场来分离离子的方法，由于利用了磁场中运动中的离子受到洛仑磁力只改变运动方向，不做功，所以淡化的成本很低，几乎为零。
【专利说明】
电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施
[0001 ]产品涉及海水淡化技术领域【背景技术】:
[0002]目前海水淡化的成本很高，达到每立方米1.50美金左右，这是很多用户是不能承受的，城市居民还可以忍受，但是农村的用户以及农业用户就承受不了这个价格，农业用水量很大，产出又低。全球海水淡化技术超过20余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺，从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，但这方法都不适合做大量海水淡化的工艺，就是说目前的淡化技术有两大缺点，一个是成本高昂，一个是产量小。
[0003]众所周知，海水里是溶解了盐才会变咸的，盐在海水里是以离子的形式存在的，这些离子都无时无刻在做布朗运动。这些离子与水分子的大小是可以比拟的，因此靠过滤等方法来淡化就很难，但是如果根据离子带电的特性来淡化，那么就简单多了。
[0004]对于很多人来讲，沙漠尤其是靠近海边的沙漠，没有水很可惜，不适合人类居住。但那里是块宝地，只要能够有低成本的海水淡化方法，就可以把这沙漠变成物产富饶的宝地，并且比其它有降雨的地区更好，因为这里将没有干旱，没有洪涝灾害。这里一切将受控于人类，想让这里变成雨季，就可以把这里变成雨季，想把这里变成旱季，就可以把这里变成旱季，季节的变换，只不过人们动一下手里操纵开关而已。
【发明内容】
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[0005]电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，在把海水置于强电场或强磁场里(也可以同时使用电场和磁场)，海水中的离子就会在电磁力的作用下运动，等离子完成了在电磁力作用下的运动后，在中间区域就会留下没有离子的淡水，然后再用一个淡水槽隔离截取出来就可以了。利用电场力和利用磁场力来分离是不同的，电场力分离是要耗费能量的，但利用磁场力来分离理论上不耗费能量。
[0006]现在的强磁环境都能做到很强大的，比如已经有运行的磁悬浮列车，火车都那么重的，都能浮起来的，那么对于把离子分开是可以的。
[0007]先以用电场力来分离离子来说明，设备设施结构如图1，图2，主要分为电极，水槽等几部分组成，水槽又分为外面大的的咸水槽和里面小的淡水槽。这电极两极的距离可根据电压的大小等情况来定，电压大的距离可以远些。当海水流过放在两个强大电极中间空间的水槽时，这时可以看成有很多阴阳离子在做运动，阴阳离子就会在电场力的作用下分别向两电极运动靠拢，等离子都靠到咸水槽两边去了，在咸水槽中间区域就会留下没有离子的淡水，再通过这个淡水槽(这个淡水槽与咸水槽是同中心的，也就是淡水槽要放置在咸水槽的中心)把淡水与其余的海水分离开来，那么在这个淡水槽外面流动的就是有很多离子的咸水，在淡水槽内流动的就是不带离子或带很少离子的淡水，同时这淡水槽里边外边的水都在水压的作用下向淡水槽的另一端流去，把淡水槽内的水截取收集起来，就可以使用了，淡水槽外的水就可以放归回大海，也可以再进行一次淡化，不过再进行一次淡化效率会低些。淡水槽的端口要比咸水槽的端口要退后一段距离，目的就是等离子在电场力作用下运动完成后再来隔离收集淡水。淡水槽也要在咸水槽的中间，使两边离子运动的距离要相等，淡水槽也要放置一部分到电场里去，这样淡水槽内收集的才是淡水，不然离子又回到中间区域里去了，淡水槽收集到的就不是淡水了。如果这收集起来的淡水达不到要求，就可以再进行一次淡化，过程与上一次相同。这种多个处理单元结构见图3，每个电极两侧流出来的都是只带正电荷或者只带负电荷的离子的水，把这两种水流到一起就成了盐分浓度高一些的海水了.这个设备设施，只有电极板是要用导电的金属来做，其它部分都可以用塑料等材料来做，电极板在使用时也要与海水绝缘，只提供电场就可以了，但又不能导通。所以这个设备设施耐腐蚀等能力强，不需要什么维护。每对电极间可以放一个或多个水槽，都能起一样的作用。
[0008]这个淡化水的质量是由几个参数决定的(以利用电场力来分离离子来讲):同一地点的海水成分差别不大，不作为一个参数，1，V，进口海水的流速;2，L1，两个电极板的距离；3，U，两个电极板间的电压;4，L2，海水进口端到淡水进口端的距离；5，L3，淡水进口端在两个电极板方向的距离。由于盐只占海水的百分之三，所以LI比L3大，但不会大太多。每一个参数都会影响淡化的结果，可以协调这五个参数就能做到海水流到淡水进口端前一段距离里已经完成了在电场作用下的运动，为淡水进口里只流进淡水提供必要条件。这五个参数中，有三个参数，LI，L2，L3，是设备设施的参数，是不会变的，设备设施做好后就不会变，有两个参数，是工艺参数，海水的流速V和电极板的电压U，这两个参数随时都有可能变化，这五个参数的设定，可根据实际情况调整。监控这两个参数就能保证淡水的质量，如图4。监控淡化的质量，可以在淡化后的水里放入两个电极，测两个电极之间的电阻值就能知道淡化海水的质量，纯净的水的导电能里很弱，在用这种方法把水里的电解质除去了后，水里就只有很少的能导电的电解质了，导电能力也就很弱了。这种淡化的水，可以直接给农业生产使用，也可以再经过净化后给城市居民使用，因为这水里还有很多海洋生物，海藻等等。还可以调节这几个参数，使大多数的离子除去，把对农业生产有用的离子留下来给农业生产使用。
[0009]再以用电磁力来分离离子来说明，设备设施结构如图5，图6，主要分为磁铁(这个磁铁多以线圈内加铁芯来做)，水槽等几部分组成，水槽又分为外面大的的咸水槽和里面小的淡水槽。这磁铁两极的距离可根据磁场强度的大小等情况来定，磁场强度大的距离可以远些。当海水流过放在这两个强大的磁铁间的水槽时，同样可以看成有很多阴阳离子在做运动，运动着的阴阳离子就会分别在电磁力的作用下也就是在洛仑磁力的作用下分别向两个方向运动，由于洛仑磁力是垂直于磁力线和离子运动的速度方向，离子运动的方向与电场力里的运动方向是不同的，转了 90度的角，也就是磁场里的水槽与电场里的水槽的设置有所不同，但是阴阳离子还是会向两个不同的方向运动，等离子都靠到咸水槽两边去了，在咸水槽中间区域就会留下没有离子的淡水，再通过这个淡水槽(这个淡水槽与咸水槽是同中心的，也就是淡水槽要放置在咸水槽的中心)把淡水与其余的海水分离开来，那么在这个淡水槽外面流动的就是有很多离子的咸水，在淡水槽内流动的就是不带离子或带很少离子的淡水，同时这淡水槽里边外边的水都在水压的作用下向淡水槽的另一端流去，把淡水槽内的水截取收集起来，就可以使用了，淡水槽外的水就可以放归回大海，也可以再进行一次淡化。淡水槽的端口要比咸水槽的端口要退后一段距离，目的就是等离子在洛仑磁力作用下运动完成后再来隔离收集淡水。淡水槽也要放置一部分到磁场里去，这样淡水槽内收集的才是淡水，不然离子做布朗运动又回到中间区域里去了，淡水槽收集到的就不是淡水了。如果这收集起来的淡水达不到要求，就可以再进行一次淡化，过程与上一次相同。这个磁体可以用线圈内加铁芯来做，见图7，用很多个线圈内加铁芯并排在一起，每个磁铁都有N极和S极，极性要按相同的方向排列，所有S极是一个方向。每两个磁铁间的空间就可以淡化海水了。海水中阴离子一般比阳离子重些大些，可以考虑阳离子向上面运动，阴离子向下面运动。这两种离子也有可能会在磁场里做圆环运动，调整象电场里的那五个参数(只不过把两个电极板间的电压换成磁场强度)，就可以控制离子按要求进行分离。这种多个处理单元结构见图8，每个电磁体的两侧都是只带正电荷或者只带负电荷的离子的水，把这两种水流到一起就成了盐分浓度高一些的海水了.每对磁极间可以放一个或多个水槽，都能起一样的作用，由于多个磁铁并排放置，磁性有相互增加的作用，所以磁铁水平放置，离子做上下运动的较好。
[0010]利用磁场分离与利用电场分离的不同，就电场力和磁场力，也就是洛仑磁力的不同，磁铁和电极放在同样位置，这两个力相差了90度，所以水槽也相应地转个90度。这个利用磁场力来分离离子淡化水的质量也是由几个参数决定的:海水成分不作为一个参数，I，V，进口海水的流速;2，LI，两个磁极的高度;3，E，磁场强度;4，L2，海水进口端到淡水进口端的距离；5，L3，淡水槽在两个磁极板高度方向的尺寸，淡水槽的中心同样放在咸水槽的中心。由于盐只占海水的百分之三，所以LI比L3大，但不大太多。每一个参数都会影响淡化的结果，可以协调这五个参数就能做到海水流到淡水进口前一段距离里已经完成了在洛仑磁力作用下的运动，为淡水槽进口里只流进淡水提供必要条件。这五个参数中，有三个参数，L1，L2，L3，是设备设施的参数，是不会变的，设备设施做好后就不会变，有两个参数，是工艺参数，海水的流速V和磁场强度E，这两个参数随时都有可能变化，这五个参数的设定，原理和利用电场方法的相同，可根据实际情况调整。水槽的2D尺寸图见图9.
[0011]这两种海水淡化方法的特点就是设备简单，投资小，不用维护，没有副产品，不会破坏酸碱平衡，很环保，同时产量大。这种只把海水从设备设施里流过去就能淡化的方法，比膜法慢慢渗透，比蒸馏法慢慢加热传热都要快的多，产量大的多。驱动离子运动的力，可以是电场力，也可以是电磁力，所以有电极和电磁体等两种，其中以线圈内加磁铁的电磁极为较好。
[0012]这种根据海水里的盐的离子带电的特性来淡化，理论上可以做到彻底地淡化，因为离子都会在电磁力作用下运动。这个方法可以做成很大的海水淡化处理设施，用来对某个地区，某个城市，某个国家供水，也可以做成很小型的海水淡化处理设备，放在船上，为在海里航行的船提供淡水，船再也不用携带大量的淡水出航了，这也节省了燃料成本，也不用因为淡水问题要到陆地进行补给了。
[0013]成本，利用电场分离离子的方法，因为离子在电场力下做功，所以会有能耗，但是也比其它的方法低一点，因为这个过程比它简单;利用磁场来分离离子的方法，这个成本应该很低的，首先假定磁场强度不变的话，离子在磁场里运动是不需要外力的，洛仑磁力是不做功的，那么就只需要把海水用水栗栗入磁场里，再从另一端收集淡水就可以了，成本应该接近于零了，几乎为零了。至于电磁场的强度变化引起的能耗，可以相信比其它的方法要小。电磁场的强度损耗，可以线圈内加磁铁的电磁极来做磁极，这样电磁场的强度损耗就可以由电能补充进去，以便能够持续地淡化海水。为了减少能量损耗，可以在设备设施外面包两层金属铁皮来防止能量溢出，在水进出的地方，只要不把两层铁皮都开口了就行，就是外层开了口子，内层就不要在这个地方开口了。
[0014]综上所述，海水淡化，要从离子的特性入手，把海水置于磁场或电场中，海水就会在中间区域留下没有离子的淡水区域，再把这部分的淡水隔离开来就可以了，所以等海水里的离子完成了在电磁力作用下的运动后再进行隔离截取也是这个方法这个设备设施的特点。这也是这两个方法与电渗析法的不同，比它好的地方，尤其是利用磁场来分离离子的方式，能耗要远远低于其它的方法，很低，几乎为零，产量又大，值得推广，其中利用电场的方法能耗大但设备设施体积小，携带方便;利用磁场的方法能耗小但设备设施体积大，各有优缺点，可根据具体情况选用。
【附图说明】
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[0015]图1:单个电场处理单元前视图。
[0016]图2:单个电场处理单元后视图。
[0017]图3:多个电场处理单元图。
[0018]图4:单个电场处理单元分析图。
[0019]图5:单个磁场处理单元前视图。
[0020]图6:单个磁场处理单元后视图。
[0021]图7:磁铁加线圈不意图。
[0022]图8:多个磁场处理单元图。
[0023]图9:水槽2D图。
【主权项】
1.电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于把海水栗入有强电场环境或有强磁场环境(两者可以都有)的水槽里，海水中的阴阳离子就会在某种力(在电场里受到的是电场力，在强磁场里受到就是洛仑磁力)的作用下分别向不同的方向运动，等离子完成了在某种力作用下的运动，在水槽中间区域就会留下没有离子的淡水，然后再对水槽中间区域的淡水用水槽里的淡水槽来隔离的方法截取出来，尤其是利用磁场来分离离子的方法，由于利用了磁场中运动中的离子受到洛仑磁力只是改变运动方向，不做功，所以淡化的成本很低，几乎为零。2.如权利要求1所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于把海水栗入有强电场环境或有强磁场环境(两者可以都有)的水槽里，海水中的阴阳离子就会在某种力(在电场里受到的是电场力，在强磁场里受到就是洛仑磁力)的作用下分别向不同的方向运动，等离子完成了在某种力作用下的运动，在水槽中间区域就会留下没有离子的淡水。3.如权利要求1所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于对水槽中间区域的淡水用水槽里的淡水槽来隔离的方法截取出来。4.如权利要求1所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于在利用磁场来分离离子的方法中，由于利用了磁场中运动中的离子受到洛仑磁力只是改变运动方向，不做功，所以淡化的成本很低，几乎为零。5.电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于在两个电极板间或两个磁极间放置一个或多个水槽，水槽结构分为外面大供海水流动的咸水槽和里面小供淡水流动的淡水槽，咸水槽与淡水槽同中心，淡水槽的端口比咸水槽的端口后退一段距离，淡水槽有一部分要放置在电场或磁场里。6.如权利要求5所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于在两个电极板间或两个磁极间放置一个或多个水槽。7.如权利要求5所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于咸水槽与淡水槽同中心。8.如权利要求5所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于淡水槽的端口比咸水槽的端口后退一段距离。9.如权利要求5所述，电磁分离后隔离截取式海水淡化的设备设施，其特征在于淡水槽有一部分要放置在电场或磁场里。
【文档编号】C02F1/48GK105906002SQ201610372753
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】熊长伦
【申请人】熊长伦