[發(fā)明專利]涉及形成雙極性層的水純化方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680047167.7
• 申請日: 2006-10-12
• 公開（公告）號: CN101331086A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丹尼爾·斯特凡尼尼
• 申請（專利權(quán)）人: 海卓佩斯控股有限公司
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭;李建忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于水純化處理的方法和裝置。在通過淡化海水來提供 飲用水的處理中，為了減少能源消耗而做出了本發(fā)明。

背景技術(shù)

在世界上許多地方，滿足飲用水需求的惟一辦法是海水淡化，而沒 有其他可行的水源。然而不幸的是，已知的淡化技術(shù)消耗大量能源，加 劇了世界能源消耗問題。

已知有兩種主要的淡化技術(shù)。第一種為蒸餾，其中將供給的鹽水加 熱形成蒸汽，然后冷凝提供具有所需水質(zhì)的水。通常，每使用100加侖 的海水，將制得15～50加侖的淡水，殘余的鹽水廢液比原始的海水含有 較多的溶解固體。這些廢鹽水被排回到大海中。

在淡化中使用的另一種主要技術(shù)是反滲透，其中將進(jìn)入的海水供應(yīng) 至半透膜的一側(cè)并施以高壓。鹽分子不能穿過所述膜，但水可以，因此 來自于海水的在所述膜的另一側(cè)的水是可以使用的產(chǎn)品。

不言而喻，蒸餾作為一種淡化技術(shù)，其能源消耗大，而使反滲透技 術(shù)發(fā)揮作用所要求的壓力也是如此之高，使得該技術(shù)也具有高的能源消 耗。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能源消耗更低的水純化(例如 淡化)方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，我們提供了一種水處理方法，以便由含有 溶解物質(zhì)的給水提供相對純化的水。所述方法包括：建立電場，導(dǎo)致在 所述給水中形成水分子的水化層，以及從所述水化層中抽取水。

優(yōu)選的是，所述方法包括：將所述給水供應(yīng)至至少一個處理表面； 在所述表面附近建立電場，導(dǎo)致形成水化層；以及從所述表面附近抽取 所述水化層。

本發(fā)明還提供水處理裝置，以便由含有溶解物質(zhì)的給水提供相對純 化的水。所述裝置包括：在所述給水中建立電場導(dǎo)致在其中形成水化層 的單元，和從所述水化層中抽取水的單元。

可以存在的單元有：將所述給水輸送至至少一個處理表面的單元； 在所述處理表面附近建立電場的單元；以及從所述表面附近抽取水化層 水的單元。

本發(fā)明利用了以下原理，即，當(dāng)在例如鄰近帶有電荷的表面，水分 子受到電場作用時，水分子根據(jù)所述電場對其自身進(jìn)行取向排列，并且 作為極性分子的水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。圍繞帶電粒子形成 水化殼，其中包括取向的水分子薄層。以分子計的所述層的厚度取決于 電荷量級。在所述水化層中，水分子將其他分子和離子排斥在外。因此， 雖然所述水化層很薄，僅僅具有數(shù)個分子的厚度(所述厚度取決于所述表 面處的電場強(qiáng)度)，但在所述水化層中的水基本上為純水，可以將其抽取 進(jìn)行使用，而與所述水化層不存在時相比，在所述抽取中所消耗的能源 要低得多。雖然建立電場會消耗一些能源，但總體效果是能源消耗減少。

在所述處理表面或其附近建立了電場的所述處理表面或表面可包括 半透膜，通過向所述給水施壓來形成透過所述膜的所述水化層水的滲透 流，從而從其附近的所述水化層中抽取水。

然后，在所述膜的另一側(cè)，來自所述給水并穿過所述膜的水基本上 被純化，例如被淡化。

當(dāng)通過滲透從所述水化殼抽取水時，形成這種滲透所需的壓力顯著 小于通過反滲透進(jìn)行傳統(tǒng)淡化所需的壓力。因此，在所述淡化過程中， 可以大大降低所需的能源消耗。

可以通過向所述處理表面或者與所述表面相鄰的電極上施加電荷， 從而在所述處理表面建立電場。可以以方波信號施加所述電荷，所述方 波信號包括被(零信號)間隔隔開的方形脈沖。

在所述表面附近采用如此波形建立電場的優(yōu)勢在于，在所述脈沖期 間能快速施加所述電場，并形成所述水化層(需要短而有限的時間)。在脈 沖之間的間隔期間，所述水化層得以釋放并能在壓力下穿過所述膜。

作為通過使所述水化層穿過所述膜而對其進(jìn)行抽取的替代性方案，可 以以如下方式抽取水，即，在相對于所述給水可移動的元件上提供所述至 少一個處理表面，將帶有所述水化層水的所述元件的至少一部分從所述給 水中抽出至一定位置，在所述位置可以將所述水化層水從所述元件上移去。

所述元件可以是可旋轉(zhuǎn)的，并具有浸入在所述給水中的外周部分和 延伸至所述給水上方的部分，因此通過所述元件的旋轉(zhuǎn)，所述水化層水 能被提升到所述給水上方的位置，在所述位置可以從所述元件上抽取所 述水化層水。