CN103801198B - 分离液体中不同组分的设备 - Google Patents
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Abstract
分离液体中不同组分的设备，以大量的小体积磁体在磁场作用下聚集为有一定面积和过滤功能的覆盖层。变化磁场可使小体积磁体在液体中反复运动而防结垢和完成自我清洗，小体积磁体可分散再聚集为覆盖层。小体积磁体可聚集在分离功能膜表面做预过滤，可在膜表面运动而清洗膜。可用导电材料制作小体积磁体且将覆盖层分隔划分出不同的区域，划分的各区域作为电吸附的电极，正极区域排斥正离子吸附和通过负离子而减少正离子通过，负极区域排斥负离子吸附和通过正离子而减少负离子通过，限制可反应生成沉淀的正、负离子从同一区域进入膜的同一滤孔在滤孔内沉淀。适于海水淡化、溶液浓缩、污水处理、珍贵离子回收等用途。
Description
技术领域：本发明属于分离液体中的不同组分的技术领域。
背景技术：在分离液体中的不同组分的现有技术中：采用滤砂过滤时易发生滤砂结垢板结；采用反渗透法在工作较长时间后反渗透膜会积累杂质造成性能下降且反渗透膜为扩大过滤面积而设有细密的褶皱时难以在细密的褶皱间清洗杂质；采用电渗析法时离子交换膜也容易积累杂质结垢；采用超滤膜、纳滤膜等各种分离功能膜在工作中都会出现膜体结垢的缺点。
发明内容：发明目的是提供一种克服现有技术容易积累杂质结垢的缺点的分离设备。
技术方案：以大量的小体积磁体在磁场作用下聚集在支承物表面成为具有一定分布面积和过滤功能的覆盖层。在工作中，可用变化磁场使小体积磁体在液体中反复运动防止结垢板结并在运动中对小体积磁体完成自动清洗。对各种分离功能膜都可用小体积磁体防止膜表面积累杂质。小体积磁体可覆盖在分离功能膜表面为其做预过滤，变化磁场使小体积磁体在膜表面运动可对膜清除杂质。可采用导电材料制作小体积磁体并对其聚集成的覆盖层进行分隔而划分不同的区域，覆盖层被划分的各区域可作为电吸附的电极，而且在吸附满电荷后，正极区域排斥正离子主要通过负离子而限制正离子通过，负极区域排斥负离子主要通过正离子而限制负离子通过，因此限制可反应生成沉淀的正离子和负离子经过同一区域进入膜内的同一滤孔中产生沉淀。
具体实施方式：利用磁场作用使大量小体积磁体聚集附着在支承物的表面成为具有一定分布面积的覆盖层，小体积磁体之间的缝隙可作为滤孔。供小体积磁体聚集附着的支承物具有通透的孔洞，经过覆盖层过滤后的液体组分可通过支承物的通透孔洞。各小体积磁体之间的缝隙间距可大于也可小于支承物的通透孔洞的孔径，加强磁场强度可缩小缝隙间距。
采用不同粒度的小体积磁体和调节小体积磁体之间的缝隙间距大小就可改变覆盖层的可过滤粒度的大小。在小体积磁体的粒度达到微米尺度时若小体积磁体聚集靠紧则小体积磁体之间的缝隙间距就可达到更小尺度，这种情况下显然覆盖层可有效过滤分离液体中的微米级杂质。如果小体积磁体的粒度更小就可能有更精细的过滤分离效果，但很难采用纳米尺度的小体积磁体，因为难以防止小体积磁体发生团聚而不能再分散开清洗杂质和减弱过滤能力。小体积磁体可以具有有微孔结构，增强过滤能力。小体积磁体可以采用硬磁性材料也可以采用软磁性材料，还可以是磁性材料与非磁性材料复合而构成的材料，只要满足小体积磁体能受磁力驱动即可。小体积磁体的粒度大小可根据工作需要而选择采用，可以同时混合采用几种粒度。本设备安装有可产生变化磁场的磁性装置，可用磁力驱动小体积磁体进行移动。此装置可采用能移动的永久磁体也可采用能移动的励磁线圈或不能移动的交替工作的多个励磁线圈等方式。工作中可每隔一段时间就利用变化磁场使小体积磁体做运动，运动形式可包括短距离反复震动和较长距离的移动以此避免小体积磁体结垢板结，当变化磁场使小体积磁体在液体中进行较剧烈和较长时间的运动时小体积磁体还可在运动中自动完成清洗除垢。覆盖层还可瓦解为分散的小体积磁体进行彻底清除杂质，也可用磁力控制将覆盖层移到设备外进行彻底清洗，清除杂质后的小体积磁体又可聚集为覆盖层重复使用。
本设备也可采用各种分离功能膜，所用的分离功能膜可包括超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和离子交换膜等一切可产生分离效果的膜(因各种膜的运用是公知技术，本文不作详述只叙述本设备对现有技术的防结垢改进特征)。小体积磁体聚集成的覆盖层可把分离功能膜表面作为支承面也可以聚集在其他支承面上，但都能为分离功能膜进行预过滤减少可沉积于膜的杂质。小体积磁体可用来为分离功能膜清洗除垢，作此应用的小体积磁体以采用体积微小且未复合非磁性物质的材料为佳，避免小体积磁体在摩擦中产生非磁性碎屑。用小体积磁体对分离功能膜除垢时，磁性装置产生变化磁场使小体积磁体聚集在膜表面进行移动，移动形式可包括短距离反复震动和较长距离的反复移动，体积微小的小体积磁体可在膜面细密的褶皱中运动清除杂质，即使膜面为扩大过滤面积采用突起中空纤维的结构也能利用小体积磁体完成膜面 除垢。若使小体积磁体在分离功能膜表面频繁运动就不会在分离功能膜表面沉积杂质而结垢，但是可化合成垢的离子进入超滤膜、纳滤膜、离子交换膜的滤孔深处而化合产生的孔内沉淀难以用小体积磁体的运动来清除。(可过滤离子的反渗透膜因为滤孔小到不能让水合离子进入不会发生滤孔内化合成垢，其结垢危害只是膜表面结垢覆盖滤孔，以上述的技术就可完全解决问题。)
可采用导电材料制作小体积磁体并对小体积磁体聚集成的覆盖层进行分隔而划分不同的区域，覆盖层被划分开的各个区域可接通电路作为电吸附的吸附电极使用(在不允许产生电解产物的情况下每对电极间所加的电压应低到不能让液体中的离子发生电解，但在不介意产生电解产物的情况下可加更高电压)，对吸附电极接低压直流电后因为其比表面积大就可吸附收集大量离子和其它带电微粒，其吸附过程类似于双电层电容器的充电过程。
作为吸附电极的小体积磁体可以采用一种粒度也可以混合采用几种粒度但不适宜主要采用纳米级的粒度，因太小的微粒在液体中分散度大，难以靠拢形成导通良好的电极，而如果使之靠拢后又容易发生团聚反应(但如果可以解决这问题也就可以)。作为吸附电极的小体积磁体可主要采用不太小的粒度，(例如可主要选用粒度在微米级的微粒，同时混合采用一部分更小的微粒使小体积磁体缝隙间距减小)，小体积磁体如果具有微孔结构则吸附能力更好。(例如采用磁性材料与非磁性微孔材料复合的材料或自身具有微孔结构的磁性材料)。
此吸附电极可覆盖于超滤膜、纳滤膜、离子交换膜等支承物的表面，且吸附电极对所覆盖的支承物的滤孔有良好保护作用。当电极吸附满电荷电压稳定时，正极排斥正离子而吸附一定量的负离子，已被吸附的负离子可与液体中未被吸附的负离子的发生交换但维持正极所吸附的负离子数量稳定，交换过程使液体中的负离子可通过正极内的缝隙或微孔而穿过正极，但液体中的正离子受正极排斥就难以通过正极内的缝隙或微孔而自由穿透正极；负极排斥负离子而吸附一定量的正离子，已被吸附的正离子可与液体中未被吸附的正离子的发生交换但维持负极所吸附的正离子数量稳定，交换过程使液体中的正离子可通过负极内的缝隙或微孔而穿过负极，但液体中的负离子受负极排斥就难以通过负极内的缝隙或微孔而自由穿透负极，这样吸附电极就对通过其所附着的膜的离子进行了预先筛选，正极区域主要通过负离子而限制减少正离子通过，负极区域主要通过正离子而限制减少负离子通过，因此限制可反应生成沉淀的正离子和负离子经过同一区域进入膜的同一滤孔(例如不让钙阳离子、硫酸根阴离子在膜的同一滤孔中相遇就不会在滤孔中生成硫酸钙沉淀)。即使有少量可反应生成沉淀的正离子或负离子进入了对其限制的区域，(离子交换膜自身具有离子筛选功能，但实际选择透过度不可能百分之百，总有少部分离子可进入其被限制通过的区域，所述吸附电极可进行离子筛选但也不能让所有被筛选过的离子都达到选择要求，且电极内部缝隙间距和微孔结构的孔径越大则其选择能力越差；缝隙间距和微孔结构的孔径在不小于必要的流通孔径的前提下，越小则其选择能力越强；当电极内部缝隙间距和微孔结构的孔径远大于离子交换膜的滤孔孔径时丧失选择能力。)这些进入限制区域的少量的可反应生成沉淀的离子也会因吸附电极比膜的吸附面积更大、过滤通道的路径更长、聚集的异性离子更多而更容易在吸附电极中沉淀，从而尽量减少在膜滤孔内形成沉淀，使膜在处理易产生沉淀的浓离子溶液时也能限制膜滤孔内出现沉淀。所述吸附电极对离子的筛选通过功能类似于离子交换膜对离子的筛选通过功能，将没有离子筛选功能可自由通过离子的超滤膜或纳滤膜或其他有孔支承物与所述吸附电极配合使用可以代替离子交换膜完成电渗析功能。
本设备适于分离各种液体中的各种不同组分，其中可包括海水淡化、溶液浓缩、污水处理、珍贵离子回收等用途。
Claims (6)
1.一种分离液体中的不同组分的设备，使大量小体积磁体聚集附着在支承物的表面形成覆盖层，供小体积磁体聚集附着的支承物具有通透的孔洞，经过覆盖层过滤后的液体组分可通过支承物的通透孔洞继续流通，此设备具有可产生变化磁场的磁性装置，变化磁场可使小体积磁体发生运动，小体积磁体的运动可防止支承物的表面和覆盖层结垢，其特征在于：小体积磁体可导电，而且对小体积磁体聚集成的覆盖层进行分隔而划分不同的区域，覆盖层被划分开的各个区域可接通电路作为吸附电极使用。
2.根据权利要求1所述的分离液体中的不同组分的设备，其特征在于：所述的小体积磁体具有微孔结构。
3.根据权利要求1所述的分离液体中的不同组分的设备，其特征在于：所述的小体积磁体可以采用硬磁性材料也可以采用软磁性材料，还可以是由非磁性材料与磁性材料复合构成的能受磁力驱动的复合物。
4.根据权利要求1或2或3所述的分离液体中的不同组分的设备，其特征在于：所述的小体积磁体聚集覆盖在分离功能膜表面。
5.根据权利要求1所述的分离液体中的不同组分的设备，其特征在于：所述的由可导电的小体积磁体聚集成的覆盖层所划分形成的吸附电极，覆盖在分离功能膜的表面。
6.根据权利要求1或2或3所述的分离液体中的不同组分的设备，其特征在于：所述的小体积磁体的体积大小不等，可混合采用不同的粒度。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4177228A (en) * | 1977-07-15 | 1979-12-04 | Kilcher-Chemie Ag | Method of production of a micro-porous membrane for filtration plants |
| JP2009201462A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Metawater Co Ltd | 微生物回収方法及び装置 |
| JP2010194405A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Nitto Denko Corp | 膜濾過システム及び膜濾過装置 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4177228A (en) * | 1977-07-15 | 1979-12-04 | Kilcher-Chemie Ag | Method of production of a micro-porous membrane for filtration plants |
| JP2009201462A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Metawater Co Ltd | 微生物回収方法及び装置 |
| JP2010194405A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Nitto Denko Corp | 膜濾過システム及び膜濾過装置 |
| CN102228797A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-11-02 | 叶茂盛 | 一种抗污染膜组件及其使用方法 |
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