[發(fā)明專利]一種超輕水生產(chǎn)方法及設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611181204.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN106698786A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于桂英;梁彥娟;安濤;朱志強(qiáng);展京蕓;李師松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東匯盛天澤環(huán)境工程有限公司
• 主分類號(hào): C02F9/10
• 分類號(hào): C02F9/10
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 李茜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于凈水設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明具體涉及一種超輕水生產(chǎn)方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

水是生命之源，是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著人口的增加及工業(yè)化進(jìn)程的加快，自然環(huán)境尤其是水環(huán)境遭到了較嚴(yán)重的破壞，水環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，水將成為一個(gè)深刻的社會(huì)危機(jī)。為此，相關(guān)研究者發(fā)明了多種方法并開發(fā)出了各種新材料來應(yīng)對(duì)這一問題：

制備低氘水。縱觀國內(nèi)外的研究報(bào)道, 低氘水主要以水為原料, 采用分離方法制備而得。低氘水的分離原理雖然簡(jiǎn)單, 但由于天然水中氘同位素豐度極少且氫同位素的分離系數(shù)小, 因此分離氘是很困難的, 力求尋找能耗低、投資少、經(jīng)濟(jì)上適合工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)方法是研究重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種低成本獲取健康水的超輕水生產(chǎn)方法及設(shè)備。

一種超輕水生產(chǎn)方法，包括如下步驟：

（一）將進(jìn)料通過精餾裝置分離出超輕水和重水，將進(jìn)水管接在精餾塔的中部，進(jìn)入精餾塔內(nèi)的水在精餾塔內(nèi)蒸發(fā)器的作用下汽化，不能汽化的成分下沉至精餾塔底后經(jīng)釜液管流出，在精餾塔內(nèi)，由于重水與輕水的揮發(fā)度不同，進(jìn)料水蒸汽在上升過程中與塔板上的液體進(jìn)行汽-液間的傳質(zhì)交換及熱量交換，即上升的重水/輕水蒸汽把所含的重水及熱量傳遞給塔板上的重水/輕水混合物，并使之氣化后再上升到上一層塔板，同時(shí)，蒸汽在塔板上冷凝后，回流到下一層塔板，這樣，上升的汽流中，重水的含量越來越低，另外汽化了的進(jìn)料通過精餾塔上部的氣體導(dǎo)管進(jìn)入冷凝器，通過冷凝器冷凝后下層液體為重水和超輕水復(fù)合物，上層液體為超輕水，下層液體回流至精餾塔內(nèi)，上層液體流向下部工序；

（二）通過石墨烯過濾吸收超輕水中的重金屬和均衡超輕水中的微量元素，首先用乙二胺三乙酸（EDTA）對(duì)石墨烯過濾膜表面進(jìn)行修飾和改性，然后將處理后的石墨烯過濾膜放置到中間水箱中作為超輕水的過濾膜去除超輕水的重金屬和均衡微量元素；

（三）通過臭氧消毒使超輕水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，將經(jīng)過石墨烯過濾的水通入密閉消毒罐，并在密閉消毒內(nèi)通過臭氧導(dǎo)管加入臭氧，在密閉消毒罐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)消毒，經(jīng)過反應(yīng)后流出的液體即為飲用超輕水。

一種超輕水生產(chǎn)設(shè)備，包括進(jìn)水管和出水管，其特征是：在所述進(jìn)水管和出水管之間依次設(shè)有精餾裝置、石墨烯過濾裝置、臭氧殺菌裝置。

進(jìn)一步地，所述石墨烯過濾裝置由中間水箱、石墨烯過濾膜、產(chǎn)水泵構(gòu)成；精餾裝置的餾出液經(jīng)過餾出液管與石墨烯過濾裝置的中間水箱相連接，所述中間水箱內(nèi)置石墨烯過濾膜，所述石墨烯過濾膜的出水口與產(chǎn)水泵的進(jìn)水管連接，產(chǎn)水泵的出水管連接至臭氧殺菌裝置。

進(jìn)一步地，所述臭氧殺菌裝置由臭氧發(fā)生器、密閉消毒罐構(gòu)成；石墨烯過濾裝置的產(chǎn)水泵的出水管連接至密閉消毒罐，所述臭氧發(fā)生器經(jīng)導(dǎo)氣管連接至密閉消毒罐。

進(jìn)一步地，所述精餾裝置由高溫蒸汽鍋爐、精餾塔、再沸器和冷凝器構(gòu)成，所述精餾塔自下而上為濃縮區(qū)、液相區(qū)、氣相區(qū)和真空緩沖區(qū)，所述精餾塔的底部連接釜液管，所述精餾塔的上端通過氣體導(dǎo)管連接冷凝器，所述冷凝器的下端通過回流管與精餾塔的上部連接，所述冷凝器的下端還經(jīng)過餾出液管與石墨烯過濾裝置的中間水箱相連，所述進(jìn)水管與精餾塔的一側(cè)中部相連，所述精餾塔內(nèi)進(jìn)水管以上的塔段，把上升蒸氣中易揮發(fā)組分進(jìn)一步提濃稱為精餾段；進(jìn)水管以下的塔段，從下降液體中提取易揮發(fā)組分稱為提餾段；所述高溫蒸汽鍋爐通過加熱蒸汽導(dǎo)管與精餾塔下部的液相區(qū)連通，精餾塔底部的濃縮區(qū)下部的部分液體通過導(dǎo)流與再沸器連接，再沸器使液體汽化，蒸氣沿塔上升從而形成循環(huán)，余下的液體作為塔底產(chǎn)品經(jīng)釜液管流出，進(jìn)水管中的液體和上塔段來的回流液一起沿精餾塔下降，進(jìn)料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升，所述精餾塔頂部的真空緩沖區(qū)處通過氣體導(dǎo)管與冷凝器連接，冷凝器使蒸氣得到部分冷凝，部分凝液作為回流液經(jīng)回流液管返回精餾塔頂段，其余餾出液經(jīng)餾出液管與石墨烯過濾裝置的中間水箱相連。

本發(fā)明所用水處理材料石墨烯及其衍生物在水處理中的作用機(jī)理是：石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，又叫做單原子層石墨，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯、一維碳納米管、三維體向石墨）的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯的性質(zhì)如電子性質(zhì)、高比表面積等決定了其適合作為水處理材料。

（1）石墨烯材料對(duì)重金屬離子的吸附