分離液體中不同組分的設備的制作方法
【專利摘要】分離液體中不同組分的設備，以大量的小體積磁體在磁場作用下聚集為有一定面積和過濾功能的覆蓋層。變化磁場可使小體積磁體在液體中反復運動而防結垢和完成自我清洗，小體積磁體可分散再聚集為覆蓋層。小體積磁體可聚集在分離功能膜表面做預過濾，可在膜表面運動而清洗膜。可用導電材料制作小體積磁體且將覆蓋層分隔劃分出不同的區(qū)域，劃分的各區(qū)域作為電吸附的電極，正極區(qū)域排斥正離子吸附和通過負離子而減少正離子通過，負極區(qū)域排斥負離子吸附和通過正離子而減少負離子通過，限制可反應生成沉淀的正、負離子從同一區(qū)域進入膜的同一濾孔在濾孔內沉淀。適于海水淡化、溶液濃縮、污水處理、珍貴離子回收等用途。
【專利說明】分離液體中不同組分的設備
[0001]【技術領域】:本發(fā)明屬于分離液體中的不同組分的【技術領域】。
[0002]【背景技術】:在分離液體中的不同組分的現(xiàn)有技術中:采用濾砂過濾時易發(fā)生濾砂結垢板結；采用反滲透法在工作較長時間后反滲透膜會積累雜質造成性能下降且反滲透膜為擴大過濾面積而設有細密的褶皺時難以在細密的褶皺間清洗雜質；采用電滲析法時離子交換膜也容易積累雜質結垢；采用超濾膜、納濾膜等各種分離功能膜在工作中都會出現(xiàn)膜體結垢的缺點。
[0003]
【發(fā)明內容】
:發(fā)明目的是提供一種克服現(xiàn)有技術容易積累雜質結垢的缺點的分離設備。
[0004]技術方案:以大量的小體積磁體在磁場作用下聚集在支承物表面成為具有一定分布面積和過濾功能的覆蓋層。在工作中，可用變化磁場使小體積磁體在液體中反復運動防止結垢板結并在運動中對小體積磁體完成自動清洗。對各種分離功能膜都可用小體積磁體防止膜表面積累雜質。小體積磁體可覆蓋在分離功能膜表面為其做預過濾，變化磁場使小體積磁體在膜表面運動可對膜清除雜質。可采用導電材料制作小體積磁體并對其聚集成的覆蓋層進行分隔而劃分不同的區(qū)域，覆蓋層被劃分的各區(qū)域可作為電吸附的電極，而且在吸附滿電荷后，正極區(qū)域排斥正離子主要通過負離子而限制正離子通過，負極區(qū)域排斥負離子主要通過正離子而限制負離子通過，因此限制可反應生成沉淀的正離子和負離子經過同一區(qū)域進入膜內的同一濾孔中產生沉淀。
[0005]【具體實施方式】:利用磁場作用使大量小體積磁體聚集附著在支承物的表面成為具有一定分布面積的覆蓋層，小體積磁體之間的縫隙可作為濾孔。供小體積磁體聚集附著的支承物具有通透的孔洞，經過覆蓋層過濾后的液體組分可通過支承物的通透孔洞。各小體積磁體之間的縫隙間距可大于也可小于支承物的通透孔洞的孔徑，加強磁場強度可縮小縫隙間距。
[0006]采用不同粒度的小體積磁體和調節(jié)小體積磁體之間的縫隙間距大小就可改變覆蓋層的可過濾粒度的大小。在小體積磁體的粒度達到微米尺度時若小體積磁體聚集靠緊則小體積磁體之間的縫隙間距就可達到更小尺度，這種情況下顯然覆蓋層可有效過濾分離液體中的微米級雜質。如果小體積磁體的粒度更小就可能有更精細的過濾分離效果，但很難采用納米尺度的小體積磁體，因為難以防止小體積磁體發(fā)生團聚而不能再分散開清洗雜質和減弱過濾能力。小體積磁體可以具有有微孔結構，增強過濾能力。小體積磁體可以采用硬磁性材料也可以采用軟磁性材料，還可以是磁性材料與非磁性材料復合而構成的材料，只要滿足小體積磁體能受磁力驅動即可。小體積磁體的粒度大小可根據(jù)工作需要而選擇采用，可以同時混合采用幾種粒度。本設備安裝有可產生變化磁場的磁性裝置，可用磁力驅動小體積磁體進行移動。此裝置可采用能移動的永久磁體也可采用能移動的勵磁線圈或不能移動的交替工作的多個勵磁線圈等方式。工作中可每隔一段時間就利用變化磁場使小體積磁體做運動，運動形式可包括短距離反復震動和較長距離的移動以此避免小體積磁體結垢板結，當變化磁場使小體積磁體在液體中進行較劇烈和較長時間的運動時小體積磁體還可在運動中自動完成清洗除垢。覆蓋層還可瓦解為分散的小體積磁體進行徹底清除雜質，也可用磁力控制將覆蓋層移到設備外進行徹底清洗，清除雜質后的小體積磁體又可聚集為覆
蓋層重復使用。
[0007]本設備也可采用各種分離功能膜，所用的分離功能膜可包括超濾膜、納濾膜、反滲透膜和離子交換膜等一切可產生分離效果的膜(因各種膜的運用是公知技術，本文不作詳述只敘述本設備對現(xiàn)有技術的防結垢改進特征)。小體積磁體聚集成的覆蓋層可把分離功能膜表面作為支承面也可以聚集在其他支承面上，但都能為分離功能膜進行預過濾減少可沉積于膜的雜質。小體積磁體可用來為分離功能膜清洗除垢，作此應用的小體積磁體以采用體積微小且未復合非磁性物質的材料為佳，避免小體積磁體在摩擦中產生非磁性碎屑。用小體積磁體對分離功能膜除垢時，磁性裝置產生變化磁場使小體積磁體聚集在膜表面進行移動，移動形式可包括短距離反復震動和較長距離的反復移動，體積微小的小體積磁體可在膜面細密的褶皺中運動清除雜質，即使膜面為擴大過濾面積采用突起中空纖維的結構也能利用小體積磁體完成膜面除垢。若使小體積磁體在分離功能膜表面頻繁運動就不會在分離功能膜表面沉積雜質而結垢，但是可化合成垢的離子進入超濾膜、納濾膜、離子交換膜的濾孔深處而化合產生的孔內沉淀難以用小體積磁體的運動來清除。(可過濾離子的反滲透膜因為濾孔小到不能讓水合離子進入不會發(fā)生濾孔內化合成垢，其結垢危害只是膜表面結垢覆蓋濾孔，以上述的技術就可完全解決問題。)
[0008]可采用導電材料制作小體積磁體并對小體積磁體聚集成的覆蓋層進行分隔而劃分不同的區(qū)域，覆蓋層被劃分開的各個區(qū)域可接通電路作為電吸附的吸附電極使用(每對電極間所加的電壓應低到不能讓液體中的離子發(fā)生電解，但當小體積磁體外表包覆有不讓離子通過的絕緣液態(tài)薄層且小體積磁體彼此靠緊讓固體導電部位相接觸時可加以更高電壓而不發(fā)生電解，還有不介意產生電解產物的情況下可加更高電壓)，對吸附電極接低壓直流電后因為其比表面積大就可吸附收集大量離子和其它帶電微粒，其吸附過程相當于雙電層電容器的充電過程。
[0009]作為吸附電極的小體積磁體可以采用一種粒度也可以混合采用幾種粒度但不適宜主要采用納米級的粒度，因太小的微粒在液體中分散度大，難以靠攏形成導通良好的電極，而如果使之靠攏后又容易發(fā)生團聚反應(但如果可以解決這問題也就可以)。作為吸附電極的小體積磁體可主要采用不太小的粒度，(例如可主要選用粒度在微米級的微粒，同時混合采用一部分更小的微粒使小體積磁體縫隙間距減小)，小體積磁體如果具有微孔結構則吸附能力更好。(例如采用磁性材料與非磁性微孔材料復合的材料或自身具有微孔結構的磁性材料)。
[0010]此吸附電極可覆蓋于超濾膜、納濾膜、離子交換膜等支承物的表面，且吸附電極對所覆蓋的支承物的濾孔有良好保護作用。當電極吸附滿電荷電壓穩(wěn)定時，正極排斥正離子而吸附一定量的負離子，已被吸附的負離子可與液體中未被吸附的負離子的發(fā)生交換但維持正極所吸附的負離子數(shù)量穩(wěn)定，交換過程使液體中的負離子可通過正極內的縫隙或微孔而穿過正極，但液體中的正離子受正極排斥就難以通過正極內的縫隙或微孔而自由穿透正極；負極排斥負離子而吸附一定量的正離子，已被吸附的正離子可與液體中未被吸附的正離子的發(fā)生交換但維持負極所吸附的正離子數(shù)量穩(wěn)定，交換過程使液體中的正離子可通過負極內的縫隙或微孔而穿過負極，但液體中的負離子受負極排斥就難以通過負極內的縫隙或微孔而自由穿透負極，這樣吸附電極就對通過其所附著的膜的離子進行了預先篩選，正極區(qū)域主要通過負離子而限制減少正離子通過，負極區(qū)域主要通過正離子而限制減少負離子通過，因此限制可反應生成沉淀的正離子和負離子經過同一區(qū)域進入膜的同一濾孔(例如不讓鈣陽離子、硫酸根陰離子在膜的同一濾孔中相遇就不會在濾孔中生成硫酸鈣沉淀)。即使有少量可反應生成沉淀的正離子或負離子進入了對其限制的區(qū)域，(離子交換膜自身具有離子篩選功能，但實際選擇透過度不可能百分之百，總有少部分離子可進入其被限制通過的區(qū)域，所述吸附電極可進行離子篩選但也不能讓所有被篩選過的離子都達到選擇要求，且電極內部縫隙間距和微孔結構的孔徑越大則其選擇能力越差，縫隙間距和微孔結構的孔徑越小則其選擇能力越強，當電極內部縫隙間距遠大于離子交換膜的濾孔孔徑時喪失選擇能力。)這些進入限制區(qū)域的少量的可反應生成沉淀的離子也會因吸附電極比膜的吸附面積更大、過濾通道的路徑更長、聚集的異性離子更多而更容易在吸附電極中沉淀，從而盡量減少在膜濾孔內形成沉淀，使膜在處理易產生沉淀的濃離子溶液時也能限制膜濾孔內出現(xiàn)沉淀。所述吸附電極對離子的篩選通過功能類似于離子交換膜對離子的篩選通過功能，將沒有離子篩選功能可自由通過離子的超濾膜或納濾膜或其他有孔支承物與所述吸附電極配合使用可以代替離子交換膜完成電滲析功能。
[0011]本設備適于分離各種液體中的各種不同組分，其中可包括海水淡化、溶液濃縮、污水處理、珍貴離子回收等用途。
【權利要求】
1.一種分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:使大量小體積磁體聚集附著在支承物的表面形成覆蓋層，供小體積磁體聚集附著的支承物具有通透的孔洞，經過覆蓋層過濾后的液體組分可通過支承物的通透孔洞繼續(xù)流通，此設備具有可產生變化磁場的磁性裝置，變化磁場可使小體積磁體發(fā)生運動，小體積磁體的運動防止支承物的表面和覆蓋層結垢。
2.根據(jù)權利要求1所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的小體積磁體具有微孔結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的小體積磁體可以采用硬磁性材料也可以采用軟磁性材料，還可以是由非磁性材料與磁性材料復合構成的能受磁力驅動的復合物。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的小體積磁體聚集覆蓋在分離功能膜表面。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的小體積磁體可導電，而且對小體積磁體聚集成的覆蓋層進行分隔而劃分不同的區(qū)域，覆蓋層被劃分開的各個區(qū)域可接通電路作為吸附電極使用。
6.根據(jù)權利要求5所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的由可導電的小體積磁體聚集成的覆蓋層所劃分形成的吸附電極，覆蓋在分離功能膜的表面。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的分離液體中的不同組分的設備，其特征在于:所述的小體積磁體的體積大小不等，可混合采用不同的粒度。
【文檔編號】C02F1/42GK103801198SQ201310482749
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月6日 優(yōu)先權日:2012年11月10日
【發(fā)明者】王夢川 申請人:王夢川