[发明专利]一种利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化方法及其设备、特别是一种磁分离方式从海水中分离出淡水的方法及其装置。

背景技术

众所周知，地球上水的总储量中海水占97.3%，淡水只占2.7%。由于海水是含有                                                、、等多种盐离子的苦咸水，不能直接供人类使用。而淡水中有三分之二在冰川雪原，也不能直接供人类使用，人类可利用的江、河、湖、泊及地下水的总量仅占地球总水量中极微小的比例。在人类活动的淡水分配中农业灌溉占67%、工业生产占23%、市政民用占10%。本世纪以来，随着全球人口数量的激增，农业用水量增长了5倍，工业用水量增长了26倍，市政民用水量增长了18倍。随着陆地淡水需求日益紧张，世界上目前约有三分之一的人生活在淡水资源缺乏的环境中，按现在的用水速度，三十年后贫水人口数将可能达到三分之二。为此，人们已采用过各种不同方法尝试从取之不尽的海水中得到可以利用的淡水。

目前已有的海水淡化方法中，有冰冻法、蒸发法、电渗析法，但要消耗大量能源；有反渗透法，虽然耗能较省，但也要有数拾到上百大气压的压力源，且滤膜的成本高，易老化；有太阳能淡化法，但需要昂贵庞大的设备；都不适用于需要量大价廉的淡水的民用需求；有磁分离法、电分离法、磁镜法，具有不需要昂贵和庞大设备的、耗能少、处理量大的优点，但技术上并不成熟，还无法付诸实际使用。

利用磁镜原理进行海水淡化的思路，是通过设置一个成强弱梯度的非均匀磁场，让海水沿着磁场强度较弱的一端流向磁场强度较强的一端，海水中的、、等盐离子，在磁场的作用下绕流向轴线作回旋运动，并在洛伦兹力的作用下，其沿流向轴线运动的速度逐渐减小，最后变为零，即、、等盐离子无法通过磁场强度较强的区域，而会滞留在磁场强度较弱的区域，这样从磁场强度较强的一端流出的就是淡化的水。

中国专利申请第87100164.0号的液体盐离子筛，就是一种利用磁镜原理可以进行海水淡化的较早技术方案。结构原理是由一组磁镜和装有进出液体管的空腔组成，磁镜形成非均匀磁场，进液体口位于较强磁场处，经处理后的去盐离子水出口位于强磁场处，高浓度盐离子液体出口位于弱磁场处，处理的液体以一定速率沿着进液体口进入空腔处理后并从去盐离子水出口流出，处理液体中的盐离子，在磁场的作用下绕流向轴线作回旋运动，并在洛伦兹力的作用下，其沿流向轴线运动的速度逐渐减小，最后变为零，然后盐离子向弱磁场区域移动，高浓度盐离子液体从高浓度盐离子液体出口排除。这一技术方案的缺陷是：一是盐离子在不均匀磁场的回旋运动速度会因液体阻力而逐渐减弱为零，这时回旋运动速度为零的盐离子则不受洛伦兹力作用，而随液体从去盐离子水出口流出，使去盐离子作用失效；二是一股沿着进液体口进入空腔处理后从去盐离子水出口流出的液体中，绕流向轴线作回旋运动的盐离子的回旋运动速度并不均匀，越靠近流向轴线的盐离子其回旋运动速度越小，回旋运动速度过小时受洛伦兹力作用就不明显，这些盐离子同样会随液体从去盐离子水出口流出，使去盐离子作用收效不佳。

中国专利申请第200410029565.9号的磁镜海水淡化装置及方法，装置包括水泵、磁镜和螺旋水管。磁镜产生梯度磁场，螺旋水管处在磁镜的梯度磁场中，水泵驱动海水沿螺旋水管由弱场向强场方向运动，利用梯度磁场只反射盐离子不反射水分子的特性将盐离子与水分子分离开来，实现海水淡化。出水口设有分水板，将出水口分成淡水出口和浓盐水出口，淡水和浓盐水分别由淡水出口和浓盐水出口流出。这个技术方案的构思是通过水泵让海水水流沿螺旋水管输送，使海水水流在梯度磁场中作回旋运动并通过外力维持这种回旋运动，以解决海水中的盐离子的回旋运动速度会因液体阻力而逐渐减弱为零的问题，但由于盐离子被限制在螺旋水管中受水泵强力推进，所以盐离子不会向磁场强度弱的螺旋水管进水端回游，但在螺旋水管出水口处，由于磁场强度差别甚微，所以由螺旋水管出水口分隔为上下层来分开淡水和浓盐水，这种海水淡化方式可以说，并不可能产生出明显效果和实际意义。

发明内容

为了克服现有同类利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置存在去除盐离子的作用效果不明显、不具有实际应用意义的缺陷，本发明的主要目的是提供一种改进的利用磁镜原理进行海水淡化的方法及其装置，可以克服现有技术的缺陷。

发明内容