[发明专利]一种用水凝胶连续淡化海水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化的技术领域，具体涉及一种用水凝胶连续淡化海水的方法。

背景技术

淡水资源在地表分布具有不均衡性和有限性，我国也是一样。海水的储水量非常丰富，但是海水却不能直接供人和农作物等生物使用。因此海水淡化是解决淡水短缺的一个有效途径。现行的海水淡化技术有20多种，包括正反渗透、多级闪蒸、电渗析法、露点蒸发法以及利用核能、太阳能海水淡化技术等。但是这些方法都有成本过高的缺点，限制了海水淡化技术的大面积推广应用。同时现行的技术往往需要大型的设备，在某些突发性、小规模情况的应用中具有局限性。

水凝胶是一类高分子聚合物的简称，这类聚合物具有轻度交联、可吸水却不溶于水的特点。经过干燥后的水凝胶具有极强的吸水性，其吸水量和吸水速率都是惊人的。澳大利亚莫纳什大学AmirRazmjou等人以一种负载纳米氧化铁颗粒的水凝胶为载体，在磁场和加热共同作用的情况下，通过利用水凝胶的强吸水性为含氯化钠浓度为3.5wt%海水通过半透膜提供驱动力，进而达到提高海水淡化水回收率的目的。随后，AmirRazmjou等人的团队又报告了一种通过双重分层的水凝胶从海水中提取淡水的方法。该团队通过凝胶本身的吸水性以及利用太阳能照射凝胶层使海水穿过半透膜进入凝胶层中，进而释放出淡水。但是这些方法都是利用半透膜对海水进行实质性的脱盐处理，水凝胶在其中只是起到一个提供驱动力和提高水回收率的作用。而且上述的方法在操作中需要磁场加热以及达到一定强度的太阳能照射，都对该技术应用的便捷性以及成本产生了不利的影响。德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的JohannesHopfner等人的团队曾用聚丙烯酸钠吸收氯化钠溶液，通过挤压水凝胶得到挤出液并测试其氯化钠浓度，当原水浓度为35g/LNaCl溶液时，脱盐率仅为25%。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用水凝胶进行海水淡化的方法。本发明利用水凝胶自身的脱盐性能，通过工艺流程的控制和优化达到淡化海水的目的。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种用水凝胶连续淡化海水的方法，包括如下步骤：

（1）海水进入水凝胶连续淡化流程中的水凝胶淡化挤压装置，使水凝胶淡化挤压装置中的水凝胶溶胀，达到所需溶胀度后装置将水凝胶中的水挤出，得到淡化后的淡水；

（2）通过阀门的控制使得海水交替进入各个水凝胶淡化挤压装置，使得在整个工艺流程的出口处始终有淡水产出，达到连续淡化的目的。

上述方法中，所述挤压为机械挤压。

上述方法中，所述水凝胶为一类含有亲水基团，能在水溶液中溶胀的高分子聚合物；所述水凝胶单体含量为10wt%～50wt%。

上述方法中，所述水凝胶单体为丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸以及丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类；

上述方法中，所述水凝胶孔径在0.1um～20um。

上述方法中，所述水凝胶溶胀量为平衡溶胀量的10%～90%。

上述方法中，所述水凝胶连续淡化流程包括两个以上的淡化系统；所述淡化系统包括一个以上的水凝胶淡化挤压装置；每一个淡化系统中水凝胶淡化挤压装置为串联连接，不同淡化系统中水凝胶淡化挤压装置为并联连接，通过阀门控制海水交替进入到水凝胶淡化挤压装置中；水凝胶淡化挤压装置的产水通过电导率仪测量产水中离子浓度。

上述方法中，所述水凝胶连续淡化流程包括第二阀门、第一电导率仪、第三阀门、第四阀门、第二电导率仪、第五阀门、第一水凝胶淡化挤压装置和第二水凝胶淡化挤压装置；所述第二阀门与第一水凝胶淡化挤压装置、第一电导率仪、第三阀门顺次连接，形成第一淡化系统；所述第四阀门与第二水凝胶淡化挤压装置、第二电导率仪、第五阀门顺次连接，形成第二淡化系统；所述第一淡化系统与第二淡化系统并联连接。

上述方法中，还包括第一阀门和输液泵；所述第一阀门和输液泵通过管道连接，后分别与第一淡化系统和第二淡化系统连接。

上述方法中，具体的方法为，包括如下步骤：

（1）打开第一阀门，输液泵，第二阀门，让海水进入第一水凝胶淡化挤压装置中，第一水凝胶淡化挤压装置中的水凝胶溶胀；

（2）待第一水凝胶淡化挤压装置中的水凝胶达到所需溶胀度后，关闭第二阀门同时打开第四阀门，将第一水凝胶淡化挤压装置中水凝胶中的水挤出，经第一电导率仪检测合格后打开第三阀门得到淡水；在该过程中海水进入第二水凝胶淡化挤压装置中，第二水凝胶淡化挤压装置中的水凝胶开始溶胀；