專利名稱：高壓靜電場海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓直流電壓加在兩塊平行的金屬板上，在金屬板之間即形成電場，當(dāng)海水流經(jīng)其間時，即把海水中的鈉離子(Na+)和其它陽離子，與氯離子(Cl—)和其它陰離子實施分離。爾后，再把含氯離子(CD和其它陰離子的水，應(yīng)用電化學(xué)原理，經(jīng)氧化反應(yīng)發(fā)生器，把氯離子(Cr)的含量達到彡250mg/L，便得到飲用水。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界上對實施海水淡化辦法已不少，如離子交換膜法、電滲析法以及反滲透法等等，由于其成本還是較高，所以普遍采用和推廣還是有一定難度.
本發(fā)明是采用高壓靜電場把海水中的鈉離子(Na+)和其它陽離子，與氯離子(Cl—)和其它陰離子先實施分離，然后應(yīng)用電化學(xué)原理，把含氯離子(CD和其它陰離子的水，流經(jīng)氧化反應(yīng)發(fā)生器，使氯離子(CD含量達到彡250mg/L，便得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之高壓靜電場海水淡化裝置，是應(yīng)用高壓靜電場先把氯離子(Cl—)和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子分離，然后把含氯離子(Cl—)和其它陰離子的水，注入氧化反應(yīng)發(fā)生器，把氯離子(CD去除，便得到淡水。高壓靜電場海·水淡化裝置，由絕緣外罩、高壓直流電源、高壓靜電場離子分離室、還原反應(yīng)發(fā)生器和氧化反應(yīng)發(fā)生器等組成。所述高壓靜電場離子分離室的結(jié)構(gòu)，是由兩塊平行的金屬板與兩金屬板間用來通過海水的截面為矩形的塑料管組成。當(dāng)高壓直流電源的正、負(fù)極分別接上兩塊平行的金屬板后，兩板間便形成電場。這時，通過塑料管的海水中的氯離子(CD和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子，在電場力的作用下，分別向相反方向移動而靠近管壁，在塑料管的末端靠金屬板的兩邊管壁上，就得到含氯離子(Cl—)和其它陰離子的水，與含鈉離子(Na+)和其它陽離子的水。這是根據(jù)物理學(xué)基本靜電現(xiàn)象章節(jié)中，在平行板之間的電場強度E與兩板間的電壓U、兩板間的距離d的關(guān)系:E = U/d，和電場強度E的定義式:E = F/q(q為置該點電荷的大小，F(xiàn)為該電荷所受的力)，設(shè)計而成。把E = F/q改寫成F = qE。這就表明由于海水中的氯離子(Cl_)和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子都帶電荷，都勢必受到電場力的作用，而且所受到的力的大小與電場強度成正比。陰、陽離子移動的方向相反，分別靠近金屬板，于是就實現(xiàn)分離。在氯堿工業(yè)的實踐中的電解槽內(nèi)，應(yīng)用氯化納(NaCl)溶液電解制取氯氣(Cl2)和氫氧化鈉(NaOH)溶液，其陰極板與陽極板之間的電勢差僅只在3.5伏特左右，極板之間距約為3.5厘米左右，這時極板間的電場強度約為E = 3.5伏特/ (3.5 X 10_2)米=100伏特/米，。如今若高壓靜電場離子分離室的兩金屬板之間距為5厘米，所加電壓是5000伏特，則其電場強度E = 5000伏特/(5X 10_2)米=100000伏特/米。由此可見，前者已經(jīng)能使氯離子(Cl—)、鈉離子(Na+)具一定速度不斷移向陰極板、陽極板，那后者作用于氯離子(Cl—)、鈉離子(Na+)的力增大了 1000倍，因此是完全可以斷定，用強電場實施把氯離子(CD和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子分離是行之有效的。如果把電壓再提高，或加長塑料管增加作用時間，便能更加強有力地促使氯離子(Cl—)和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子分離。氧化反應(yīng)發(fā)生器是用玻璃制成，其上端是含氯離子(CD和其它陰離子的水進入口，旁邊有一管口朝下的氯氣排氣管，下半部是類似于活性炭過濾飲用水時，盛放著不規(guī)則形的塊狀DSA材料，這DSA材料與地線相連接。最下部呈漏斗狀，并設(shè)有閥門，打開閥門就可排放淡水。DSA材料是1968年英國發(fā)明的，它是被譽為用電解法制取氯氣(Cl2)的最佳陽極材料，它是以鈦(Ti)為基體，外面涂以二氧化鈦(TiO2)、二氧化釕(RuO2)和二氧化銥(IrO2),經(jīng)高溫處理，具有電導(dǎo)率大、耐腐蝕，且電解時在其表面上形成的氯氣(Cl2)氣泡細(xì)小，這些氣泡容易脫離電極表面，在電解液中不滯留地快速離開，還能抑制氫氧根離子(0H_)起氧化反應(yīng)，使氯氣中含氧氣減少，提高氯氣的純度。目前世界上采用DSA材料作為生產(chǎn)氯氣(Cl2)的陽極材料已達100萬平方米以上。當(dāng)含氯離子(CD和其它陰離子的水進入氧化反應(yīng)發(fā)生器與DSA材料相接觸后，由于DSA材料的電勢就比大地低，就發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子(CD便失去電子而生成氯氣(Cl2)，氯氣(Cl2)便從氯氣(Cl2)排放管排出。從最下部可排出的即為淡水。還原反應(yīng)發(fā)生器是一段與地線相連的金屬筒和與其連接的金屬管組成，上部有含鈉離子和其它陽離子水的入口，旁邊有一管口向上的氫氣(H2)排放管，金屬管的出口是含雜質(zhì)的氫氧化鈉(NaOH)稀溶液排放口。當(dāng)含鈉離子(Na+)和其它陽離子的水進入還原反應(yīng)發(fā)生器后，金屬筒和金屬管即與鈉離子和其它陽離子接觸，其電勢就變成高于大地，于是大地上就有電子通過地線傳導(dǎo)上來，在還原反應(yīng)發(fā)生器內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，即生成氫氣(H2)、氫氧化鈉(NaOH)和其它氫氧化物溶液，重金屬離子經(jīng)還原反應(yīng)即在筒壁或管壁上析出。氫氣即向上排出，可利用的含雜質(zhì)的氫氧化鈉(NaOH)稀溶液可從下面的金屬管口排出。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明圖1是高壓靜電場海水淡化裝置外形及結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是氧化反應(yīng)發(fā)生器外形及結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是高壓靜電場海水淡化裝置線路聯(lián)接示意圖。在圖1-3中，1-金屬板、2-金屬板、3-電鍵之按鈕、4-指示燈透光玻璃、5-海水進口、6-塑料管、7-氫氣出口、8-還原反應(yīng)發(fā)生器、9-金屬管、10-閥門、11-含雜質(zhì)氫氧化鈉稀溶液出口、12-閥門、13-地線、14-大地、15-塑料管、16-地線、17-淡水出口、18-閥門、19-氯氣出口、20-氧化反應(yīng)發(fā)生器、21-閥門、22-塑料管、23-插頭、24-高壓直流電源、25-絕緣外罩、26-高壓靜電場離子分離室、27-金屬筒、28-DSA材料、29-氧化反應(yīng)發(fā)生器之玻璃器壁、30-原線圈、31-低 壓輸出之副線圈、32-整流器、33-指示燈、34-整流器、35-高壓輸出之副線圏、36-保險絲、37-電鍵。金屬板(I)、金屬板(2)、金屬筒(27)、金屬管(9)和閥門(10)等，都可采用不銹鋼材料制造。塑料管(6)、塑料管(22)、塑料管(15)、閥門(21)、閥門(12)等，用聚乙烯塑料制造為好，它絕緣性能好，且對人體無毒害作用。閥門(18)是包含在氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)中，用玻璃制成。絕緣外罩(25)用絕緣性能和機械強度好的材料制造，因金屬板(I)與金屬板(2)上有高壓電，為人身安全，絕緣外罩(25)的長、寬、高，應(yīng)該足夠大，使金屬板(I)、金屬板(2)與絕緣外罩(25)外的操作人員有相當(dāng)?shù)木嚯x。指示燈(33)可用發(fā)光二極管。制作整流器(32)和整流器(34)所需之整流二極管，在市場上都容易采購。在設(shè)置上，要防止氫氣與氯氣混和，以免發(fā)生爆炸，因此，氯氣出口(19)與氫氣出口(7)，應(yīng)安置得距離遠一些。
具體實施例:把插頭(23)接上市電，按下電鍵之按鈕(3)，電鍵(37)就閉合，原線圈(30)、低壓輸出之副線圈(31)和高壓輸出之副線圈(35)上，就都有電流通過。金屬板⑴與高壓電源(24)輸出之正極相接，金屬板(2)與高壓電源(24)輸出之負(fù)極相接。于是在金屬板(I)與金屬板(2)之間，便形成高壓靜電場離子分離室(26)。與此同時，指示燈(33)發(fā)光。把海水從海水進口(5)注入，海水在流經(jīng)塑料管(6)時，海水中的氯 離子(CD和其它陰離子，與鈉離子(Na+)和其它陽離子，，受到電場力相反方向的作用，氯離子(Cl—)和其它陰離子移向金屬板(1)，鈉離子(Na+)和其它陽離子移向金屬板(2)。海水在塑料管(6)內(nèi)，流經(jīng)一定時間，含氯離子(Cl—)和其它陰離子的水，便靠近安裝有塑料管(22)的管壁流動，開啟閥門(21)，即可排出。與此同時，含鈉離子(Na+)和其它陽離子的水，便靠近安裝有塑料管(15)的管壁流動，開啟閥門(12)，也即可排出。開啟閥門(21)，含氯離子(CD和其它陰離子的水，流入氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)，水中的氯離子(Cr)與DSA材枓接觸，氯離子(CD當(dāng)即通過地線(16)，把電子傳導(dǎo)給大地
(14)發(fā)生氧化反應(yīng)，即2c1--2e而產(chǎn)生氯氣。這里要注意，氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)
內(nèi)的水位不能過高，不然水從氯氣出口(19)溢出，這可以透過氧化反應(yīng)發(fā)生器之玻璃器壁
(29)來觀察，并用閥門(21)開啟的大小來控制。打開閥門(18)，從淡水出水口(17)流出的便是淡水。與打開閥門(21)的同時，把閥門(12)打開，含鈉離子(Na+)和其它金屬離子的水，便流入還原反應(yīng)發(fā)生器(8)，于是水(H2O)、鈉離子(Na+)和其它金屬離子，與金屬筒(27)或金屬管(9)相接觸，這時金屬筒(27)和金屬管(9)的電勢比大地(14)高，便與從大地
(14)通過地線(13)傳導(dǎo)上來的電子發(fā)生還原反應(yīng)，即2H20+2e~^H2+20iT Na>0H —-^NaOH。輕金屬離子+氫氧根離子一>氫氧化物溶液。重金屬離子即在筒壁或管壁析出。氫氣(H2)從氫氣出口 (J)逸出，剩下的便是含雜質(zhì)的氫氧化鈉(NaOH)稀溶液。打開閥門
(10)就可從含雜質(zhì)的氫氧化鈉稀溶液出口(11)排放，是海水淡化有利用價值的副產(chǎn)品。參考資料《普通物理學(xué)》原蘇聯(lián)福里斯和季莫列娃著商務(wù)印書館《現(xiàn)代電化學(xué)》龔竹靑王志興/編著中南大學(xué)出版杜《電化學(xué)基礎(chǔ)》高穎鄔冰主編化學(xué)工業(yè)出版社
權(quán)利要求
1.一種高壓靜電場海水淡化裝置，其結(jié)構(gòu)由絕緣外罩(25)、高壓直流電源(24)、高壓靜電場離子分離室(26)、氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)、還原反應(yīng)發(fā)生器(8)等五部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電場海水淡化裝置，其特征在于高壓靜電場離子分離室(26)，是由接高壓直流電源(24)正極的金屬板(I)和接高壓直流電源(24)負(fù)極的金屬板(2)及設(shè)置在該兩板間的截面為矩形的塑料管(6)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電場海水淡化裝置，其特征在于氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)內(nèi)的DSA材料(28)，與接地良好的地線(16)相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電場海水淡化裝置，其特征在于還原反應(yīng)發(fā)生器(8)的金屬筒(27)和金屬管(9)，與接地良好的地線(13)相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電場海水淡化裝置，其特征在于氧化反應(yīng)發(fā)生器(20)用玻璃 制成。
全文摘要
高壓靜電場海水淡化裝置，是由絕緣外罩、高壓直流電源和高壓靜電場離子分離室、氧化反應(yīng)發(fā)生器、還原反應(yīng)發(fā)生器等五部分組成。海水經(jīng)高壓靜電場離子分離室后，主要把海水中所含的鈉離子(Na+)和其它陽離子，與氯離子(Cl-)和其它陰離子分離。爾后，把含鈉離子(Na+)和其它陽離子的水注入還原反應(yīng)發(fā)生器，經(jīng)反應(yīng)后生成氫氣(H2)和含雜質(zhì)的氫氧化鈉(NaOH)稀溶液；把含氯離子(Cl-)和其它陰離子的水注入氧化反應(yīng)發(fā)生器，去除氯離子(Cl-)，使水中所含的氯離子(Cl-)≤250mg/L，達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，于是便得到了淡水。當(dāng)今世界上實施海水淡化的方法已有不少，但成本都比較高。本方法設(shè)備制造簡單，操作簡便，屬耗電極省的微能技術(shù)，可大規(guī)模普遍推廣應(yīng)用。
文檔編號C02F103/08GK103193299SQ20121002107
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者孫友誼 申請人:桂雷珠