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1、10申请公布号CN104071875A43申请公布日20141001CN104071875A21申请号201410315159222申请日20140704C02F1/46920060171申请人南京大学地址210023江苏省南京市栖霞区仙林大道163号72发明人许柯任洪强耿金菊丁丽丽54发明名称利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置57摘要本发明公开了一种利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，高梯度磁处理器与电源装置电连接，所述高梯度磁处理器内部填充有高磁化率的填料，填料分布于高梯度磁处理器内交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜之间，所述电源装置包括太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变。
2、器、变压器以及调频电源，太阳能电池方阵的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端与逆变器的输入端电连接，逆变器的输出端与变压器的输入端连接，变压器的输出端与调频电源的输入端电连接，所述蓄电池组与控制器电连接。本发明利用太阳能为动力、结合高梯度磁场强化的电渗析装置，能够提高分离效果、节省电能、减轻有机物和微生物造成的膜污染、阻垢效果好。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图2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5页附图2页10申请公布号CN104071875ACN104071875A1/1页21利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，包括高梯度磁处理器。
3、以及电源装置，高梯度磁处理器与电源装置电连接，其特征在于所述高梯度磁处理器内部填充有高磁化率的填料，填料分布于高梯度磁处理器内交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜之间，所述电源装置包括太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及调频电源，太阳能电池方阵的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端与逆变器的输入端电连接，逆变器的输出端与变压器的输入端连接，变压器的输出端与调频电源的输入端电连接，所述蓄电池组与控制器电连接。2根据权利要求1所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述填料为不锈钢钢毛，或者为海绵状金属，或者为纤维状铁磁性非晶质合金。3根据权利要求1所述的。
4、利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于填料的填充率占高梯度磁处理器内部空间的610，磁化流速为45MM/S，高梯度磁处理器的磁场强度为5379MT，调频电源的频率为5HZ，调频电源的电压为320470V，调频电源的输出电流为2742A。4根据权利要求1所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述电源装置还包括一个防反充二极管，该防反充二极管连接于太阳能电池方阵与控制器之间。5根据权利要求1所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述太阳能电池方阵由若干个太阳能电池组成，太阳能电池包括透明壳体、至少两个硅太阳电池、互连条、粘结剂、下底板以及两个电。
5、极连接柱，相邻两个硅太阳电池之间通过互连条连接后，由粘结剂固定于透明壳体内，下底板固定在玻璃壳体的开口处，所述电极连接柱固定在下底板上，位于个端部的硅太阳电池分别与电极连接柱连接。6根据权利要求5所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述透明壳体采用钢化玻璃，或者聚丙烯酸类树脂，或者氟化乙烯丙烯，或者透明聚酯，聚碳酸脂材料制成。7根据权利要求1所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述太阳能电池方阵由若干个太阳能电池组成，太阳能电池包括透明盖板、盒式下底板、至少两个硅太阳电池、互连条、粘结剂、电极引线，透明盖板固定在盒式下底板的口部，相邻两个硅太阳电池之。
6、间通过互连条连接后，由粘结剂固定于盒式下底板内，所述电极引线的一端与硅太阳电池连接，电极引线的另一端从盒式下底板上设置的孔引出。8根据权利要求7所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于盒式下底板采用钢化玻璃，或者铝合金，或者有机玻璃，或者TPT材料制成。9根据权利要求1至8任意一项所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述高梯度磁处理器底部安装有曝气装置。10根据权利要求9所述的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，其特征在于所述曝气装置为微孔曝气管、穿孔管曝气器。权利要求书CN104071875A1/5页3利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置技术。
7、领域0001本发明涉及一种用于从水溶液中脱除盐的电渗析装置，具体涉及一种利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置。背景技术0002电渗析ELETRODIALYSIS，简称ED技术是膜分离技术的一种，它将阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成除盐淡化和浓缩两个系统，在直流电场作用下，以电位差为动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析主要应用于苦咸水和海水淡化、工业废水脱盐等。0003早在上世纪80年代初，电渗析法就被运用于西沙群岛海水淡化工程，以解决海岛的饮水问题。但是，由于当时淡化级数多、耗电量大，导。
8、致制水成本过高，电渗析法逐渐被低能耗的反渗透法海水淡化技术取代。近年来，电渗析膜组器研制取得重大进展，每吨海水淡化的耗电量低于8度，耗电量较之前的技术降低了近50。在海水淡化的同时，还可以进行海水浓缩制盐，对海水与电能进行有效利用，进一步达到节能降耗的要求。此外，电渗析法海水淡化还具有设备简单、维护方便、膜寿命长、耐腐蚀等优点，在一定程度上能减少废料的产生。然而，电渗析在实际使用过程中仍存在较多问题。电渗析对进水水质要求很严格，包括浊度、悬浮物、有机物等，以防止堵塞水路、造成膜污染，导致设备工作效率下降，产水率降低；运行过程中阴极和膜上容易结垢，从而影响出水水质，并缩短设备使用寿命；尽管耗电量。
9、已大幅下降，但其能耗仍较高。0004中国专利CN1359857A和CN1526654A提出了一种磁电渗析处理水的方法和装备，其主要原理是在电渗析处理水的空间内增加一个与水流方向和电流方向平行、能使水中阴阳离子定向偏移的静磁场，静磁场通过反应器壳壁上贴合的永磁铁产生，能够一定程度上降低电耗、阻止结垢。中国专利CN103073096A也提出了一种磁电渗析处理水的方法和装置，其主要原理是电渗析处理水的空间内增加一个与直流电场和水流方向垂直的可控磁场，通过控制电场和磁场强度，延长带电离子在电渗析器中的停留时间，提高分离效率。上述三项发明专利虽然利用磁场强化了电渗析的处理效率，在一定程度上降低了能耗并阻。
10、止结垢，但节能效果有限，且无法有效阻止有机物和微生物造成的膜污染。发明内容0005针对上述技术问题，本发明提出一种利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，本发明能够提高分离效果、节省电能、减轻有机物和微生物造成的膜污染、阻垢效果好。0006利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，包括高梯度磁处理器以及电源装置，高梯度磁处理器与电源装置电连接，其特征在于所述高梯度磁处理器内部填充有高磁化率的填料，填料分布于高梯度磁处理器内交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜之间，所述电源装置包括太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及调频电源，说明书CN104071875A2/5页4太阳能电池方。
11、阵的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端与逆变器的输入端电连接，逆变器的输出端与变压器的输入端连接，变压器的输出端与调频电源的输入端电连接，所述蓄电池组与控制器电连接。0007优选地，所述填料为不锈钢钢毛，或者为海绵状金属，或者为纤维状铁磁性非晶质合金。0008优选地，填料的填充率占高梯度磁处理器内部空间的610，磁化流速为45MM/S，高梯度磁处理器的磁场强度为5379MT，调频电源的频率为5HZ，调频电源的电压为320470V，调频电源的输出电流为2742A。0009优选地，所述电源装置还包括一个防反充二极管，该防反充二极管连接于太阳能电池方阵与控制器之间。0010优选地，所述太阳。
12、能电池方阵由若干个太阳能电池组成，太阳能电池包括透明壳体、至少两个硅太阳电池、互连条、粘结剂、下底板以及两个电极连接柱，相邻两个硅太阳电池之间通过互连条连接后，由粘结剂固定于透明壳体内，下底板固定在玻璃壳体的开口处，所述电极连接柱固定在下底板上，位于个端部的硅太阳电池分别与电极连接柱连接。0011更优选地，所述透明壳体采用钢化玻璃，或者聚丙烯酸类树脂，或者氟化乙烯丙烯，或者透明聚酯，聚碳酸脂材料制成。0012优选地，所述太阳能电池方阵由若干个太阳能电池组成，太阳能电池包括透明盖板、盒式下底板、至少两个硅太阳电池、互连条、粘结剂、电极引线，透明盖板固定在盒式下底板的口部，相邻两个硅太阳电池之间通。
13、过互连条连接后，由粘结剂固定于盒式下底板内，所述电极引线的一端与硅太阳电池连接，电极引线的另一端从盒式下底板上设置的孔引出。0013更优选地，盒式下底板采用钢化玻璃，或者铝合金，或者有机玻璃，或者TPT材料制成。0014优选地，所述高梯度磁处理器底部安装有曝气装置。0015更优选地，所述曝气装置为微孔曝气管、穿孔管曝气器。0016本发明的原理为1高梯度磁处理器内部填充了磁化率很高的填料，在电磁铁形成的高强磁场作用下，磁力线集中从填料中通过，在填料表面附近的磁力线密度衰减，从而形成高梯度磁场。高梯度磁场引起水中盐类分子或离子的磁性力偶的磁滞效应，因而改变了盐类在水中的溶解性，同时使盐类分子相互间。
14、的亲和性结晶性消失，防止大晶体的结晶，避免在离子交换膜面沉积结垢；高梯度磁场导致微生物生存环境的突发改变，造成微生物周围环境及体内离子、电子传递速度变化，微生物的酶钝化或失活，部分微生物被杀灭；2在高梯度磁场作用下，氧气与水反应产生具有强氧化性的H2O2，能够氧化部分有机物并杀灭部分微生物；3太阳能经过太阳能直流发电系统转变为电能，为高梯度磁处理器供电，节省能源。4高梯度磁处理器底部装有曝气装置，在反应器运行过程中进行曝气，在高梯度磁场作用下，生成更多地具有强氧化性的H2O2，提高杀灭微生物的效率。0017本发明的技术效果为在水处理过程中，由于杀灭微生物的效率获得了提高，因此，防止了堵塞水路、。
15、避免了高梯度磁处理器的膜污染以及结垢，设备工作效率和产水率获得提高，延长了设备使用寿命。由于采用了太阳能发电并向高梯度磁处理器供电，因此，用电成本得到了降低。本发明特别适用于在海水和苦咸水淡化、工业废水脱盐等水处理领域。说明书CN104071875A3/5页5附图说明0018图1为本发明的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置的结构示意图；0019图2为电源装置的方框图；0020图3为本发明中第一种太阳能电池的结构示意图；0021图4为本发明中第二种太阳能电池的结构示意图；具体实施方式0022参照图1和图2，本发明的利用太阳能以及磁场强化的电渗析水处理装置，包括高梯度磁处理器1以及电源装置2。
16、，高梯度磁处理器1与电源装置2电连接。所述高梯度磁处理器内部填充有高磁化率的填料3，填料3分布于高梯度磁处理器内交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜之间，所述填料为不锈钢钢毛，或者为海绵状金属，或者为纤维状铁磁性非晶质合金。填料的填充率占高梯度磁处理器内部空间的610。本发明中，填料的填充率占高梯度磁处理器内部空间的7。所述高梯度磁处理器底部安装有曝气装置图中未示出，所述曝气装置为微孔曝气管、穿孔管曝气器。所述电源装置2包括太阳能电池方阵21、控制器22、蓄电池组23、逆变器24、变压器25以及调频电源26，太阳能电池方阵21的输出端与控制器22的输入端电连接，控制器22的输出端与逆变器24的。
17、输入端电连接，逆变器24的输出端与变压器25的输入端连接，变压器25的输出端与调频电源的输入端电连接，所述蓄电池组23与控制器电连接。所述电源装置还包括一个防反充二极管27，该防反充二极管27连接于太阳能电池方阵21与控制器22之间。控制器22由单片机和传感器组成，在单片机内预置了相应程序后，该单片机可以完成以下功能0023检测发电系统中各个单元的状况和参数，对系统进行判断、控制、保护等提供依据。检测的物理量包括输入电压、充电电流、输出电压、输出电流及蓄电池温升等。根据当前太阳能资源情况和蓄电池荷电状态，确定最佳充电方式，实现高效、快速充电，并充分考虑充电方式对蓄电池寿命的影响。对蓄电池放电过。
18、程进行管理，如负载控制自动开关机、实现软启动、防止负载接入时蓄电池组电压突降而导致的错误保护。0024如图3，太阳能电池方阵21由若干个太阳能电池组成，太阳能电池21包括透明壳体30、至少两个硅太阳电池31、互连条32、粘结剂33、下底板35以及两个电极连接柱36。相邻两个硅太阳电池31之间通过互连条32连接后，由粘结剂33固定于透明壳体34内，硅太阳电池31至少分为两层，每一层的两个相邻硅太阳电池31有间隙，上层与下层之间互相来填补这些间隙，使得硅太阳电池整体有效受光面积受得增加，以利于提升硅太阳电池的发电量。本发明的粘结剂33可以采用硅橡胶、氟化乙烯丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、透明双氧树脂、聚醋。
19、酸乙烯。本发明的粘结剂33在可见光范围内具有高透光性以及弹性，以及具有良好的电绝缘性能。透明壳体30采用钢化玻璃，或者聚丙烯酸类树脂，或者氟化乙烯丙烯，或者透明聚酯，聚碳酸脂材料制成。下底板35固定在玻璃壳体30的开口处，具体是，下底板35上设有插孔，透明壳体34的端部设有连接柱，连接柱插入到下底板35的插孔中，再采用密封胶34对两者的接合处进行密封。下底板35采用钢化玻璃、铝合金、有机玻璃或者TPT复合膜制成，本发明的下底板35具有良好的耐气候性能，随温度的变化而不起任何变化。在下底板35的上表面粘有一层反射膜37，该反射膜37可以是银反射膜，当太阳光经过硅说明书CN104071875A4/。
20、5页6太阳电池31首次吸收后，没有被吸收的太阳能光线经反射膜37反射回来，再次供硅太阳电池31吸收，这样有利于提高硅太阳电池31的发电量。据实验统计，本发明中的经过结构改造的太阳能电池方阵21的发电量可以提升2030。所述电极连接柱36固定在下底板35上，位于个端部的硅太阳电池31分别与电极连接柱36连接。0025如图4，所述太阳能电池方阵21由若干个太阳能电池组成，太阳能电池包括透明盖板30、盒式下底板31、至少两个硅太阳电池32、互连条33、粘结剂35、电极引线36。透明盖板30固定在盒式下底板31的口部，透明盖板30采用钢化玻璃，或者聚丙烯酸类树脂，或者氟化乙烯丙烯，或者透明聚酯，聚碳酸。
21、脂材料制成。本发明的透明盖板30具有透光率高、坚固且长期保护电池的优点。盒式下底板31采用钢化玻璃，或者铝合金，或者有机玻璃，或者TPT材料制成。本发明的盒式下底板31具有良好的耐气候性能，随温度的变化而不起任何变化。透明盖板30固定在盒式下底板31上部的开口处，具体是，透明盖板30上设有插孔，盒式下底板31上端的端部设有连接柱，连接柱插入到透明盖板30的插孔中，再采用密封胶34对两者的接合处进行密封。相邻两个硅太阳电池32之间通过互连条33连接后，由粘结剂35固定于盒式下底板31内。硅太阳电池至少分为两层，每一层的两个相邻硅太阳电池有间隙，上层与下层之间互相来填补这些间隙，使得硅太阳电池整体。
22、有效受光面积受得增加，以利于提升硅太阳电池的发电量。本发明的粘结剂35可以采用硅橡胶、氟化乙烯丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、透明双氧树脂、聚醋酸乙烯。本发明的粘结剂35在可见光范围内具有高透光性以及弹性，以及具有良好的电绝缘性能。所述电极引线36的一端与硅太阳电池连接，电极引线36的另一端从盒式下底板31上设置的孔引出。在盒式下底板315的上表面粘有一层反射膜37，该反射膜37可以是银反射膜，当太阳光经过硅太阳电池32首次吸收后，没有被吸收的太阳能光线经反射膜37反射回来，再次供硅太阳电池32吸收，这样有利于提高硅太阳电池32的发电量。据实验统计，本发明中的经过结构改造的太阳能电池方阵21的发电量可以。
23、提升2030。盒式下底板31上的孔壁与电极引线36之间填充有密封胶34。0026上述两种电池方阵中所使用的密封胶的组成及重量百分比为室温硫化甲基硅橡胶5070份；增塑剂530份；复合阻燃填料2100份；基础填料3545份；固化剂1017份；偶联剂58份；色浆23份。前述配比中，其中，增塑剂为氢化矿物油、甲基硅油、苯基硅油的羟基硅油中的一种或一种以上的组合。复合阻燃填料为氢氧化镁和氢氧化铝混合后经化学共沉淀法制备而得，分子式为6MGOH2ALOH345H2O。基础填料为纳米级的碳酸钙和钛白粉的混合物，在该混合物中，碳酸钙的重量百分比为70，钛白粉30。固化剂采用的硅烷交联剂。偶联剂采用的是ND4。
24、2。色浆为钛白粉和基本色料额混合物，在该混合物中，钛白粉的重量百分比为20，基本色料为80，基本色料是有机色料。基础填料的加入使密封胶相对密度增加，介质及收缩率等都会有所改善，有利于抗紫外线的照射，提高密封胶的耐老化性能，并且基础填料的合理使用和配比将其拉伸强度和断裂伸长率有较大的影响。阻燃填料的加入，使密封胶具有优异的阻燃性能。密封胶整体具有固化速度快，提高了光伏组件的生产效率；本发明的附着力好，且不会对光伏组件造成腐蚀。0027利用本发明的装置对取自炼铁厂循环冷却水进行了实验，原冷却水的电导率为1170S/CM、PH值为865、浊度为252MG/L、COD化学需氧量为442MG/L。实验过。
25、程中装置的参数值为磁化流速为45MM/S，高梯度磁处理器的磁场强度为5379MT，调频电源说明书CN104071875A5/5页7的频率为5HZ，调频电源的电压为320470V，调频电源的输出电流为2742A。0028当冷却水温度升高，水中溶解的盐类被浓缩，其结垢趋势上升；磁处理后水体的电导率明显增加，说明溶液中自由离子的浓度在高梯度磁场作用后增加了，抑制了结晶的形成而减缓了结垢的产生。原冷却水的PH值为865，呈弱碱性，冷却水在循环过程中，由于水中溶解的CO2，使PH值略有升高；磁处理后PH值降到了85以下，保持了PH的稳定。冷却水在循环过程中，浊度和COD会因外界的污染而增大，水质的改变还会产生金属管道的腐蚀和藻类及细菌繁殖的现象。经本发明的磁处理后冷却水的浊度和COD都有了较大幅度的去除，从而稳定并改善了水质。说明书CN104071875A1/2页8图1图2说明书附图CN104071875A2/2页9图3图4说明书附图CN104071875A。