[發(fā)明專利]用于使用動(dòng)態(tài)電場(chǎng)主要通過(guò)取代來(lái)處理水的裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380064131.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104981433A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧弗·T·阿嫩森;達(dá)格·阿利爾德·瓦蘭德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧弗·T·阿嫩森;達(dá)格·阿利爾德·瓦蘭德
• 主分類號(hào): C02F1/46
• 分類號(hào): C02F1/46;C02F1/42;C02F1/48;C02F5/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 林宏津;彭愿潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及水處理，且更具體地說(shuō)，涉及一種用于處理水以防止在利用水的過(guò)程中結(jié)垢的裝置和過(guò)程。

背景技術(shù)

由于鈣在地球的地殼中的自然出現(xiàn)，自然地在水中出現(xiàn)鈣。淡水河流可能有高達(dá)100ppm的鈣離子濃度。鈣的量決定水的硬度。元素鈣易于在室溫下與水反應(yīng)以根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)理形成氫氧化鈣(Ca(OH)₂)和氫氣：

Ca+2H₂O–>Ca(OH)₂+H₂???(1)

地球也有大量的水可滲透通過(guò)的石灰石和其它基于方解石的沉積物。在正常情況下，碳酸鈣在水中的溶解度為14mg/L。然而，在存在二氧化碳(CO₂)的情況下，根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)理在水中形成碳酸(H₂CO₃)：

CO₂+H₂O<–>H₂CO₃???(2)

在存在碳酸的情況下，碳酸鈣的溶解度增加了約五倍，且更容易地溶解在水中以根據(jù)以下反應(yīng)機(jī)理形成鈣(Ca²⁺)和碳酸氫鹽(HCO₃^-)離子：

CaCO₃+H₂CO₃<–>Ca(HCO₃)₂???(3)

Ca(HCO₃)₂<–>Ca²⁺(aq)+2HCO₃^-(aq)???(4)

雖然鈣是膳食礦物質(zhì)，其存在于水中不會(huì)對(duì)人體造成實(shí)質(zhì)性的危害，但是鈣存在于水中或更具體地鈣和碳酸氫鹽離子的存在可能會(huì)影響依賴于使用水的系統(tǒng)。例如，隨著溫度升高，二氧化碳在水中的密度降低，且反應(yīng)(2)和(3)的平衡條件向左側(cè)移位，從而使得碳酸鈣形成并從水中沉淀。因而，水系統(tǒng)中的熱表面變得易受例如家用熱水器和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用的鍋爐中所述表面上固體的積垢或沉積的影響。

運(yùn)輸并利用水的管道系統(tǒng)和/或過(guò)程可常常由于積垢而積聚礦物沉積物。例如，當(dāng)存在于水性流中的礦物離子結(jié)合以形成沉降到管道系統(tǒng)和/或過(guò)程的表面上的顆粒時(shí)，發(fā)生微粒積垢。當(dāng)離子離開(kāi)水溶液時(shí)，沉淀積垢可產(chǎn)生，并形成變得粘附于管道或工藝設(shè)備的內(nèi)表面的硬結(jié)晶沉積物或結(jié)垢。

積垢可導(dǎo)致工藝性能的劣化。例如，熱交換器中的結(jié)垢引起熱交換器的效率降低。關(guān)于這些系統(tǒng)中結(jié)垢的問(wèn)題可由水系統(tǒng)中的逆溶解性效應(yīng)進(jìn)一步加劇。例如，某些無(wú)機(jī)化合物(例如CaCO₃)在水中的溶解度隨著水溫的增加而降低，從而使得溶解的礦物離子從水中沉淀并變得沉積在設(shè)備的表面處。

防止在管道系統(tǒng)和工藝設(shè)備中結(jié)垢的現(xiàn)有技術(shù)的方法主要涉及使用物理水處理方法來(lái)從水去除礦物質(zhì)，例如，在將水引入管道系統(tǒng)或工藝設(shè)備之前從水本體沉淀離子化合物。本體沉淀水處理技術(shù)通常涉及將晶種顆粒引入水，所述晶種顆粒與水中的離子結(jié)合以形成可更容易地從流中沉淀的較大顆粒。

按照慣例，脫鈣技術(shù)也依賴于使用化學(xué)物質(zhì)來(lái)處理水，以阻礙積垢或通過(guò)添加使得更容易沉淀在下游過(guò)程中的水中離子與不容易沉淀在下游過(guò)程中的離子交換的特殊鹽。

某些現(xiàn)有技術(shù)的處理技術(shù)也已采用了電場(chǎng)以促進(jìn)將Ca²⁺離子吸引到HCO₃^-離子并激發(fā)固體從水流沉淀。然而，并未證明電場(chǎng)能有效逆轉(zhuǎn)工藝系統(tǒng)中結(jié)垢的形成，因?yàn)樗鼈兺ǔ２荒茉谒刑峁┳銐驈?qiáng)的電場(chǎng)來(lái)誘導(dǎo)本體沉淀。

現(xiàn)有技術(shù)的本體沉淀方法也已利用感應(yīng)電場(chǎng)來(lái)刺激溶解的礦物離子碰撞，以試圖加快這些水處理系統(tǒng)中這些組合的離子的組合和所得沉淀。

本領(lǐng)域中需要用于從水去除礦物質(zhì)以防止在進(jìn)一步利用處理過(guò)的水的管道系統(tǒng)和過(guò)程中積垢的改進(jìn)的過(guò)程和處理設(shè)備。本領(lǐng)域中還需要無(wú)需在水中使用化學(xué)處理或添加劑地去除水中的離子。

發(fā)明內(nèi)容

因此，提供本發(fā)明的實(shí)施例以處理水。經(jīng)處理水可例如用于下游設(shè)備或過(guò)程以減少或消除結(jié)垢。