[发明专利]海水淡化系统及海水淡化方法

权利要求书

1.一种海水淡化系统，其特征在于：包括直流电流源、金属导线、电极、若干个由玻璃片与PDMS芯片构成的微流控芯片，进液管、注射泵以及连接微流控芯片的淡水出液管、浓缩海水出液管与缓冲通道的俩输液管；直流电流源通过金属导线连接微流控芯片的各微通道端口位置的电极；淡水出液管、浓缩海水出液管分别连接各自的收集槽。

2.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于：所述各微流控芯片彼此并联设置，由同一个进水口和两个出水口构成，所述两个出水口，其中一个是淡水出口连接淡水出液管，另一个是浓缩海水出口连接浓缩海水出液管。

3.如权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于：所述微流控芯片包括一外接注射泵的与进液管连接的通道，此通道连接一进水微通道，进水微通道的端口处设有金属电极，进水微通道的后部形成的浓缩海水出口微通道以及与淡水出液管连通的淡水出口微通道，浓缩海水出口微通道连接浓缩海水出口主流道与浓缩海水出液管连通；另在进水微通道一侧还设置缓冲溶液微通道以与缓冲通道的俩输液管连通，在进水微通道与缓冲溶液微通道之间设有纳米通道；浓缩海水出口微通道、淡水出口微通道及缓冲溶液微通道的端口均设有金属电极。

4.如权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述浓缩海水出口微通道与淡水出口微通道的夹角大于0°而小于180°。

5.如权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述缓冲溶液微通道结构形成水平通道，弧形通道，倒V字型通道、或倒U字型。

6.如权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述纳米通道的上端位于进水微通道、浓缩海水出口微通道与淡水出口微通道形成的三叉口位置1mm。

7.如权利要求1或3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述各端口的金属电极是一切可以使通道内溶液导电的金属制品。

8.如权利要求7所述的海水淡化系统，其特征在于：所述金属电极为铂电极、Ag/AgCl电极或通过微加工工艺溅射一层金属电极层。

9.如权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述进水微通道的宽度为10um-2000um、浓缩海水出口微通道与淡水出口微通道的宽度为5um-1000um；缓冲溶液微通道宽度为10um-2000um，深度均为5um到150um。

10.如权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于：所述纳米通道设置有一层亚微米厚的离子交换膜。

11.如权利要求10所述的海水淡化系统，其特征在于：所述亚微米厚的离子交换膜为阴、阳离子选择性透过膜，nafion薄膜或石墨烯薄膜。

12.如权利要求11所述的海水淡化系统，其特征在于：所述nafion膜采用垂直切割PDMS材料的方式，向里面滴加nafion溶液，随后在85-100℃的温度下固化5-20分钟而形成。

13.一种海水淡化方法，其步骤包括：

步骤1、将天然海水经过预处理装置处理其中的大颗粒盐分、杂质、海藻等；

步骤2、将经预处理过的天然海水经过干净的海绵过滤；

步骤3、将注射泵压缩海绵，使海绵中的水压缩至进液管流进各微流控芯片；

步骤4、当经预处理过的海水流进通道时，给集成的微流控芯片的微通道的进水端和出水端以及缓冲液通道的两端分别加上正负电压，以使海水中的粒子导电；

步骤5、此时，在电场的作用下，带电粒子通过微通道与纳米通道的界面时，每个单元的微流控芯片中的纳米通道亚微米厚的离子交换膜的两侧形成耗尽层和富集层，而耗尽层好似一道屏障，带电粒子只好从浓缩通道流出，而水分子就由淡水微通道流出，从而实现海水中盐分等粒子与淡水相分离的目的；

步骤6、在收集系统中，淡水收集槽与浓缩海水收集槽分别与淡水微通道的总出口及浓缩海水微通道的总出口相对接，便分别收集到淡水和浓缩海水。