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1、10申请公布号CN103332811A43申请公布日20131002CN103332811ACN103332811A21申请号201310141217X22申请日20130422C02F9/06200601C02F103/0820060171申请人康静地址300381天津市南开区红旗南路延长线阳光100北园5号楼1门80172发明人康静74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张宏祥54发明名称苦咸水淡化工艺方法及其应用装置57摘要本发明公开了一种苦咸水淡化方法及其应用装置，针对电容脱盐效率低的缺陷，集成了电容脱盐过程和正渗透过程，利用电容脱盐降低苦咸水的浓度，再通过正渗。
2、透过程，进一步稀释苦咸水，反复循环，降低了离子浓度，提高了电容脱盐效率，实现了高浓度的海水脱盐淡化。与目前商业化蒸馏法和反渗透法的苦咸水淡化方法相比较，具有设备简单，操纵便捷可控，无须消耗化学药品，不产生环境污染的优势，是未来最有可能商业化的苦咸水淡化技术。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN103332811ACN103332811A1/1页21一种苦咸水淡化方法，具有如下步骤（1）将苦咸水通过微量循环泵由水箱引入淡化装置的离子吸附电极，接通电容器电源，对离子吸附电极的电容器施加电压，。
3、基于双电层吸附原理，电容器内部形成静电场，将苦咸水溶液中的正、负离子吸附到电极上，实现脱盐，降低苦咸水溶液中的离子浓度；（2）步骤（1）的降低了浓度后的苦咸水溶液，在浓度差的作用下，透过正渗透膜，与未脱盐的原始苦咸水混合，原始苦咸水得到稀释；（3）步骤（2）的被稀释后的苦咸水通过管路再次进入离子吸附电极，重又进行脱盐处理，使苦咸水溶液中的离子浓度降至更低；（4）步骤（3）的离子浓度降至更低的苦咸水溶液，在浓度差的作用下，再次透过正渗透膜，与稀释后的原始苦咸水再次混合，使原始苦咸水进一步稀释；如此反复循环，使苦咸水实现淡化；在上述循环过程中，一旦电导率仪测试到出水口的电导率不在变化时，即刻关闭微。
4、量循环泵和电容器电源，将电极上吸附的离子释放到水中，水中离子浓度升高，称之为浓水；打开浓水排放开关，将装置中的浓水通过出水口排出，然后继续对水箱中的苦咸水再做进一步的脱盐淡化，再进行循环，直至苦咸水的浓度符合使用标准。2根据权利要求1的苦咸水淡化方法，其特征在于，所述步骤（1）的苦咸水为天然苦咸水、工业含盐废水或者海水。3根据权利要求1的苦咸水淡化方法，其特征在于，所述步骤（1）的电容器电源为直流电源，电压为0820V。4权利要求1的苦咸水淡化方法的应用装置，包括水槽（2），其特征在于，所述水槽（2）的中间位置设置有正渗透膜（4），正渗透膜（4）将水槽分为上下两部分，上下两部分之间通过管路相连。
5、通；水槽（2）的下部底端设置有进水口（9），进水口（9）与微量循环泵（6）的输出端相连接；进水口（9）处还设置有浓水排放阀（5）；水槽（2）的上部设置有离子吸附电极（3），离子吸附电极（3）与电源（1）相连接；水槽（2）的上部中间位置设置有出水口（10），出水口（10）与水箱（7）相连接，水箱（7）的下端设置有闸阀（11），水箱（7）通过闸阀（11）与微量循环泵（6）的输入端相连接；出水口（10）上还设置有电导率仪（8）。5根据权利要求4的苦咸水淡化方法的应用装置，其特征在于，所述离子吸附电极（3）是以多孔碳为电极的双电层电容器，该电极成对设置，构成电容。6根据权利要求5的苦咸水淡化方法的应用。
6、装置，其特征在于，所述的多孔碳为活性炭、碳气凝胶、碳纳米管或者石墨烯。权利要求书CN103332811A1/4页3苦咸水淡化工艺方法及其应用装置技术领域0001本发明涉及一种苦咸水淡化工程，特别涉及一种电容去离子耦合正渗透的苦咸水淡化方法及其应用装置。背景技术0002苦咸水淡化，是将水中的盐分部分或全部去除，达到满足人们生活需求或其它方面的需要的标准。电容脱盐淡化是一种基于双电层吸附原理的溶液去离子技术。电容脱盐淡化的基本思想是通过施加静电场强制溶液中的离子向带有相反电荷的电极处移动，实现将溶液中的盐分脱出。但目前电容脱盐淡化苦咸水效率低，尤其是对于处理高浓度的苦咸水和海水的效率更低。电容脱盐。
7、效率与水中的离子浓度有关。水中离子浓度高，会抑制电容电极双电层的形成。理论和实验验证表明，水中离子浓度过高，会压缩电极表面双电层，使其变薄，导致电极表面吸附离子量降低，脱盐效率降低。本发明基于电容脱盐过程，结合正渗透过程，利用电容脱盐获得的部分淡水，通过自发的正渗透过程，稀释苦咸水；稀释后的苦咸水再经电容去离子处理，获得淡水。由于稀释后的苦咸水，离子浓度降低，相应电容脱盐效率升高。上述过程反复循环，就可以提高电容的脱盐效率。该方法具有自发实现苦咸水稀释，提高电容脱盐淡化苦咸水效率的优势。发明内容0003本发明的目的，是克服现有技术的缺点和不足，提供一种高效率的电容去离子耦合正渗透的苦咸水淡化工。
8、艺方法及其应用装置。0004本发明通过如下技术方案予以实现。0005一种苦咸水淡化方法，具有如下步骤0006（1）将苦咸水通过微量循环泵由水箱引入淡化装置的离子吸附电极，接通电容器电源，对离子吸附电极的电容器施加电压，基于双电层吸附原理，电容器内部形成静电场，将苦咸水溶液中的正、负离子吸附到电极上，实现脱盐，降低苦咸水溶液中的离子浓度；0007（2）步骤（1）的降低了浓度后的苦咸水溶液，在浓度差的作用下，透过正渗透膜，与未脱盐的原始苦咸水混合，原始苦咸水得到稀释；0008（3）步骤（2）的被稀释后的苦咸水通过管路再次进入离子吸附电极，重又进行脱盐处理，使苦咸水溶液中的离子浓度降至更低；0009。
9、（4）步骤（3）的离子浓度降至更低的苦咸水溶液，在浓度差的作用下，再次透过正渗透膜，与稀释后的原始苦咸水再次混合，使原始苦咸水进一步稀释；0010如此反复循环，使苦咸水实现淡化；0011在上述循环过程中，一旦电导率仪测试到出水口的电导率不在变化时，即刻关闭微量循环泵和电容器电源，将电极上吸附的离子释放到水中，水中离子浓度升高，称之为浓水；打开浓水排放开关，将装置中的浓水通过出水口排出，然后继续对水箱中的苦咸水再做进一步的脱盐淡化，再进行循环，直至苦咸水的浓度符合使用标准。说明书CN103332811A2/4页40012所述步骤（1）的苦咸水为天然苦咸水、工业含盐废水或者海水。0013所述步骤（。
10、1）的电容器电源为直流电源，电压为0820V。0014苦咸水淡化方法的应用装置，包括水槽2，其特征在于，所述水槽2的中间位置设置有正渗透膜4，正渗透膜4将水槽分为上下两部分，上下两部分之间通过管路相连通；水槽（2）的下部底端设置有进水口9，进水口9与微量循环泵6的输出端相连接；进水口9处还设置有浓水排放阀5；水槽2的上部设置有离子吸附电极3，离子吸附电极3与电源1相连接；水槽2的上部中间位置设置有出水口10，出水口10与水箱7相连接，水箱7的下端设置有闸阀11，水箱7通过闸阀11与微量循环泵6的输入端相连接；出水口10上还设置有电导率仪8。0015所述离子吸附电极3是以多孔碳为电极的双电层电容。
11、器，该电极成对设置。0016所述的多孔碳为活性炭、碳气凝胶、碳纳米管或者石墨烯。0017本发明集成了电容脱盐过程和正渗透过程，针对电容脱盐效率低的缺陷，结合正渗透过程，利用电容脱盐降低苦咸水溶液的浓度，再通过正渗透过程，稀释苦咸水，反复循环，降低了离子浓度，提高了电容脱盐效率，实现了高浓度的海水脱盐淡化。与目前商业化蒸馏法和反渗透法的苦咸水淡化方法相比较，具有设备简单，操纵便捷可控，无须消耗化学药品，不产生环境污染的优势，是未来最有可能商业化的苦咸水淡化技术。0018本发明特别适用于高浓度的苦咸水或者海水的淡化处理。附图说明0019图1是本发明苦咸水淡化装置的结构示意图。0020附图标记为00。
12、211电源2水槽00223离子吸附电极4正渗透膜00235浓水排放开关6微量循环泵00247水箱8电导率仪00259进水口10出水口002611闸阀具体实施方式0027下面通过具体实施了对本发明作进一步描述。0028理论和实验研究表明，电容脱盐效率与溶液中离子浓度有关，降低了溶液中的离子浓度就可提高电容脱盐效率。本发明基于电容脱盐过程，结合正渗透过程，利用电容脱盐获得的部分淡水，通过正渗透过程，稀释了苦咸水，降低了离子浓度，反复循环，提高了电容脱盐效率，实现了高浓度苦咸水或者海水的脱盐淡化。0029如图1所示，本发明苦咸水淡化方法的应用装置，包括有水槽2，水槽2的中间位置设置有正渗透膜4，正渗。
13、透膜4将水槽分为上下两部分，上下两部分之间通过管路相连通；水槽2的下部底端设置有进水口9，进水口9与微量循环泵6的输出端相连接；进水口9处还设置有浓水排放阀5；水槽2的上部设置有离子吸附电极3，离子吸附电极3与电源（1）相连接；水槽2的上部中间位置设置有出水口10，出水口10与水箱7相连接，水箱7的下说明书CN103332811A3/4页5端设置有闸阀11，水箱7通过闸阀11与微量循环泵6的输入端相连接；出水口（10）上还设置有电导率仪8。0030所述离子吸附电极3是以多孔碳为电极的双电层电容器，该电极成对设置，构成电容。0031所述的多孔碳为活性炭、碳纳米管或者石墨烯。0032图1中的苦咸水。
14、或者海水溶液沿箭头指向流动循环。0033实施例10034配置氯化钠溶液称取500克氯化钠，在500毫升烧杯中加入约300毫升蒸馏水，将氯化钠加入，并用玻璃棒搅拌使其完全溶解。将烧杯中溶液用玻璃棒引流转移到1000毫升容量瓶中。用适量蒸馏水洗涤烧杯内壁到2到3次，将洗涤液一并转移到容量瓶中，要用玻璃棒引流，振荡，加水定容。先直接加水到离1000毫升刻度线1到2厘米时改用胶头滴管加水到刻度线。0035制备活性炭电极将聚四氟乙烯粘结剂与活性碳按重量比为1100进行混合，再滴入一定量的酒精，在玛瑙坩埚中搅拌均匀，得到粘稠混合物。采用涂覆的方法，将粘稠混合物均匀的涂在石墨片上，涂覆面积为10厘米10厘米。
15、，制备以石墨片为集电器的电极。再于50C真空干燥30分钟，去除酒精有机溶剂备用。0036组装离子吸附电极，将制备好的碳电极固定在电极架上，按活性侧面相对间隔2毫米放置，共放置4组。0037按照图1所示，组建苦咸水淡化方法的应用装置；正渗透膜4采用美国水化技术创新,LLC公司（HTI,ALBANY,OREG）的产品。0038本发明的苦咸水淡化方法如下0039在水箱7中加入800ML配置好的氯化钠溶液，开动微量注射泵6，将氯化钠溶液引入淡化装置，接通直流电源1对电容器施加12伏的电压；微量循环泵6控制溶液流量为50毫升/分钟。基于双电层吸附原理，电容器内部形成静电场，将氯化钠溶液中的正、负离子吸附。
16、到电极上，实现脱盐，降低氯化钠溶液中的离子浓度。0040降低了浓度后的氯化钠溶液，在浓度差的作用下，透过正渗透膜4，与未脱盐的原始苦咸水混合，原氯化钠溶液得到稀释；0041被稀释后的氯化钠溶液通过管路再次进入离子吸附电极3，重又进行脱盐处理，使氯化钠溶液中的离子浓度降至更低；0042离子浓度降至更低的氯化钠溶液，在浓度差的作用下，再次透过正渗透膜3，与稀释后的原始氯化钠溶液再次混合，使原始氯化钠溶液进一步稀释；0043如此反复循环，使氯化钠溶液实现淡化。0044利用电导率仪8测试水槽2上部出水口10的电导率，当出水电导率不在变化时，关闭微量循环泵6和电容器电源1，将电极上吸附的离子释放到水中，。
17、水中离子浓度升高，称之为浓水。打开水槽2底部的浓水排放开关5，将装置中的浓水通过出水口10排出。浓水排放结束后，对水箱7中的氯化钠溶液继续再进一步的脱盐淡化，按照上述步骤，再进行循环，进一步降低溶液中盐的浓度。0045循环操作100个周期后，通过电导率仪检测，溶液电导率由1050微西门/厘米下降到200微西门/厘米。说明书CN103332811A4/4页60046实施例20047以多壁碳纳米管深圳纳米港为电容电极活性材料，进行脱盐，其它工艺过程同实施例00481。通过电导率仪检测，溶液电导率由1050微西门/厘米下降到320微西门/厘米。0049实施例30050以石墨烯为电容电极活性材料，进行。
18、脱盐，其它工艺过程同实施例1。0051通过电导率仪检测，溶液电导率由1050微西门/厘米下降到280微西门/厘米。0052实施例40053采用标准海水，成份和含量为NAC126518克/升，MGSO43305克/升，MGC122447克/升，CACL21141克/升，KC10725克/升，NAHCO30202克/升，NABR0083克/升。以活性碳为电极活性材料，进行脱盐，循环300个周期，其它工艺过程同实施例1。0054通过电导率仪检测，溶液电导率由50000微西门子/厘米下降到800微西门子/厘米，达到国家引用水标准GB57492006。0055本实施例还进行了去除正渗透膜情况下的对比试验，电导率仪测试结果显示，溶液电导率始终无明显变化，保持在50西门子/米，由此也证明了本发明正渗透膜的设置对于溶液去离子过程的重要作用。说明书CN103332811A1/1页7图L说明书附图CN103332811A。