[發明專利]苦咸水淡化工藝方法及其應用裝置

有效

• 申請號: 201310141217.X
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103332811A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 康靜
• 申請（專利權）人: 康靜
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F103/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明涉及一種苦咸水淡化工程，特別涉及一種電容去離子耦合正滲透的苦咸水淡化方法及其應用裝置。?

背景技術

苦咸水淡化，是將水中的鹽分部分或全部去除，達到滿足人們生活需求或其它方面的需要的標準。電容脫鹽淡化是一種基于雙電層吸附原理的溶液去離子技術。電容脫鹽淡化的基本思想是通過施加靜電場強制溶液中的離子向帶有相反電荷的電極處移動，實現將溶液中的鹽分脫出。但目前電容脫鹽淡化苦咸水效率低，尤其是對于處理高濃度的苦咸水和海水的效率更低。電容脫鹽效率與水中的離子濃度有關。水中離子濃度高，會抑制電容電極雙電層的形成。理論和實驗驗證表明，水中離子濃度過高，會壓縮電極表面雙電層，使其變薄，導致電極表面吸附離子量降低，脫鹽效率降低。本發明基于電容脫鹽過程，結合正滲透過程，利用電容脫鹽獲得的部分淡水，通過自發的正滲透過程，稀釋苦咸水；稀釋后的苦咸水再經電容去離子處理，獲得淡水。由于稀釋后的苦咸水，離子濃度降低，相應電容脫鹽效率升高。上述過程反復循環，就可以提高電容的脫鹽效率。該方法具有自發實現苦咸水稀釋，提高電容脫鹽淡化苦咸水效率的優勢。?

發明內容

本發明的目的，是克服現有技術的缺點和不足，提供一種高效率的電容去離子耦合正滲透的苦咸水淡化工藝方法及其應用裝置。?

本發明通過如下技術方案予以實現。?

一種苦咸水淡化方法，具有如下步驟：?

（1）將苦咸水通過微量循環泵由水箱引入淡化裝置的離子吸附電極，接通電容器電源，對離子吸附電極的電容器施加電壓，基于雙電層吸附原理，電容器內部形成靜電場，將苦咸水溶液中的正、負離子吸附到電極上，實現脫鹽，降低苦咸水溶液中的離子濃度；?

（2）步驟（1）的降低了濃度后的苦咸水溶液，在濃度差的作用下，透過正滲透膜，與未脫鹽的原始苦咸水混合，原始苦咸水得到稀釋；?

（3）步驟（2）的被稀釋后的苦咸水通過管路再次進入離子吸附電極，重又進行脫鹽處理，使苦咸水溶液中的離子濃度降至更低；?

（4）步驟（3）的離子濃度降至更低的苦咸水溶液，在濃度差的作用下，再次透過正滲透膜，與稀釋后的原始苦咸水再次混合，使原始苦咸水進一步稀釋；?

如此反復循環，使苦咸水實現淡化；?

在上述循環過程中，一旦電導率儀測試到出水口的電導率不在變化時，即刻關閉微量循環泵和電容器電源，將電極上吸附的離子釋放到水中，水中離子濃度升高，稱之為濃水；打開濃水排放開關，將裝置中的濃水通過出水口排出，然后繼續對水箱中的苦咸水再做進一步的脫鹽淡化，再進行循環，直至苦咸水的濃度符合使用標準。?

所述步驟（1）的苦咸水為天然苦咸水、工業含鹽廢水或者海水。?

所述步驟（1）的電容器電源為直流電源，電壓為0.8-2.0V。?

苦咸水淡化方法的應用裝置，包括水槽2，其特征在于，所述水槽2的中間位置設置有正滲透膜4，正滲透膜4將水槽分為上下兩部分，上下兩部分之間通過管路相連通；水槽（2）的下部底端設置有進水口9，進水口9與微量循環泵6的輸出端相連接；進水口9處還設置有濃水排放閥5；水槽2的上部設置有離子吸附電極3，離子吸附電極3與電源1相連接；水槽2的上部中間位置設置有出水口10，出水口10與水箱7相連接，水箱7的下端設置有閘閥11，水箱7通過閘閥11與微量循環泵6的輸入端相連接；出水口10上還設置有電導率儀8。?

所述離子吸附電極3是以多孔碳為電極的雙電層電容器，該電極成對設置。?

所述的多孔碳為活性炭、碳氣凝膠、碳納米管或者石墨烯。?

本發明集成了電容脫鹽過程和正滲透過程，針對電容脫鹽效率低的缺陷，結合正滲透過程，利用電容脫鹽降低苦咸水溶液的濃度，再通過正滲透過程，稀釋苦咸水，反復循環，降低了離子濃度，提高了電容脫鹽效率，實現了高濃度的海水脫鹽淡化。與目前商業化蒸餾法和反滲透法的苦咸水淡化方法相比較，具有設備簡單，操縱便捷可控，無須消耗化學藥品，不產生環境污染的優勢，是未來最有可能商業化的苦咸水淡化技術。?

本發明特別適用于高濃度的苦咸水或者海水的淡化處理。?

附圖說明

圖1是本發明苦咸水淡化裝置的結構示意圖。?

附圖標記為：?

1———電源2———水槽?

3———離子吸附電極4———正滲透膜?

5———濃水排放開關6———微量循環泵?

7———水箱8———電導率儀?

9———進水口10———出水口?

11———閘閥?