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解决人类生存之根本问题——海水淡化
 
慧聪网   2005年7月22日15时45分   信息来源:国强环保    

    淡水资源紧张是全世界面临的严重问题之一,海水淡化是解决这一问题的根本途径。目前,海水淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、磁力淡化法等,但都不是太理想,蒸馏法成本高,工艺设备复杂,出水率低;电渗析法、反渗透法需要有离子或介质的透过,要求能量大,因而能耗高,并且对水的预处理要求条件苛刻,离子交换膜或反渗透膜易污染、维护量大;磁力淡化法主要靠磁场的洛化兹力,一般洛化兹力较小或太小,很难克服水流的惯性而发生作用,不足以使阴、阳离子很好地分离,淡化效果差、水质低、出水量小,淡化效果很差。 

    本方案提供了一种更好的海水淡化方法及装置,该方法成本低,能耗低,对水的预处理要求低,淡化效率高,淡化质好,工艺设备简单合理,易于施行。

    此海水淡化方法是由电极电场和导电隔板通过离子极化来实现的,在阴、阳电极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,形成多个制水工作室,海水从工作室的一端流入,经过工作室从其另一端流出,出口处将水分离,从导电隔板两侧汇出盐水,从导电隔板间的中间部位收集淡水。

    该方法中,在海水流过制水工作室的过程中,在电场力的作用下,海水中的阴、阳离子分别向两边的电电隔板偏转运动,在导电隔板上极化,导电隔板的两侧形成阴、阳离子的高浓度区,导电隔板间的中间部位成了阴、阳离子的低浓度区,即淡水区,从而使部分海水得到淡化。

    根据上述方法设计的一种海水淡化装置,包括海水进水口,阴、阳电极板、盐水出口和淡水出口,其阴、阳极板间间隔放置与电极板平行的两个以上的导电隔板,导电隔板以及与电极板间由绝缘导水分水夹框并固定,形成矩阵结构,导电隔板间为制水工作室,导电隔板与电极板间为电极室,海水进水口位于制水工作室的另一端,盐水出口和淡水出口位于制水工作室的另一端,盐水出口在导电隔板的端点部位,淡水出口在导电隔板间的中间部位。

    由于离子的运动速度小,为了保证阴、阳离子的有效分离,达到有效淡化的目的,导电隔板间的距离小一些好,导电隔板的长度长上些好。

    为了便于淡水和盐水的分流,淡水出口和盐水出口间有分流板,起导向分流作用。

    本装置可几套并用,横向组装或纵向叠装使用都可以,扩大规模,以提高淡水产量。

    本方案中,电极反应属一种不利反应,应尽量控制,将电极反应控制在电极室内。可增加导电隔板个数以及控制两极电压等,不能使导电隔板间的电压超过电解电压,防止导电隔板上出现电极反应。

    由于酸、碱的腐蚀电极和导电隔板应当具有抗腐蚀性能,电极可以是钛(或钼)镀铂电极、铅电极、二氧化钌电极、不锈钢电极、石墨电极等。导电隔板最好是电阻小的防腐蚀材料,如可以是钛薄板,不锈钢薄板,有机防腐蚀导电复合材料等。

    导电隔板间以及电极板间的绝缘导水分流框,使用常规的绝缘材料即可,选用抗腐蚀、抗老化的材料更好,常用的有塑料、环氧树酯、玻璃陶瓷橡胶、复合材料等。 

    在阴、阳电极板之间有多导电隔板,在电场力的作用下,阳极室的阴离子向阳极移动,阴极室的阳离子向阴极移动,分别在两端电极上产生电解反应。导电隔板间的阴、阳离子作反向运动,分别移向两边的导电隔板,导电隔板两侧形成了阴、阳离子的密区,一侧为阳离子,一侧为阴离子,海水流至导电隔板的末端时,导电隔板两侧形成的区域Ⅰ为阴、阳离子高浓度区,为盐水区,导电隔板间的中间部位形成的区域Ⅱ为阴、阳离子的低低浓度区,为淡水区,从而达到海水淡化的目的。

    电极1依附在电极骨架2上,电极板之间有导电隔板7,导电隔板之间以及与电极板之间由环氧树酯导水分水尖框6分隔并固定,形成电极室14和制水工作室15。海水进水口3位于制水工作室的一端,在其另一端,淡水出口和盐水出口11、8处设有分流板16,起分流作用,便于淡水和盐水的分流。

     海水从海水进口3进入淡化装置,通过海水布水管4流到各海水布水口5,布水口5最好设在工作水室15端部的中间部位,使海水从中间流入工作室中,且控制水流速度,有利于离子的定向移动,以便取得更好地淡化效果。在制水工作室15中,水中的阴、阳离子受电场力的作用,分别向两边的导电隔板移动,导电隔板7两侧便函分别形成阴离子和阳离子的密集区,并且两侧的正、负电性相互吸引,使得阴、阳离子更集中、更密集,随着水流,一同携手流出口,到分流板16处,经分流后,导电隔板两侧的高离子浓度水即盐水,便沿盐水出口8,经盐水汇水管9,最后由盐水汇出口10流出。同时,两导电隔板7中间的水中的阴、阳离子浓度就相应变低,为阴、阳离子的低浓度区即淡水区,该淡水便沿淡水出口11,经淡水汇水管12,最后从淡水汇出口13流出,从而得到淡水。

    本淡化装置使用过程中,由于阴极室显碱性,可形成Mg(OH)2成和CaCO3的沉淀沉积,操作时,可间隔一段调换电极性,改变电场方向,则Mg(OH)2和CaCO3便因改变环境而溶解,无需另处再清理或更换电极,并且使电极的性能得到保证。

    综上所述可以看出,本系统具有以下优点:

    (1)工艺设备简单合理,易于施行。

    (2)原理可靠,方法简单,成本低,只需使离子移动,无需使离子穿透或介质透过,所需能量小,能耗低,并且无需对水进行严格的预处理,适应性能好。

    (3)矩阵式多导电隔板的电场分离,同一隔板的两侧带不电性相反的离子,阴、阳离子更集中更密集,加上分流板的作用,本系统淡化水质好,淡化效率高。

    (4)容易实现装置的组合使用,便于提高淡化水产量。

    (5)本系统利用的是海水中的阴、阳离子在导电隔板上的极化现象,是区别于电渗析法和反渗透法的又一种使海水淡化的新方法,值得推广应用。

 
 
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