[发明专利]一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置

说明书

本发明提供一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置，包括主通道和缓冲溶液腔，主通道包括主通道入口和主通道出口。主通道内设置有离子选择性块，离子选择性块由仅供阳离子通过的阳离子选择性渗透膜制成，所述离子选择性块内部沿所述主通道轴线方向开设有若干并行的微米通道。主通道外壁设置缓冲溶液腔，缓冲溶液腔与离子选择性块相连并允许该离子选择性块内的离子进入缓冲溶液腔内，缓冲溶液腔接地设置。主通道入口处和主通道出口处设置均连接可调节电极电势的电源，主通道入口处的电势大于主通道出口处的电势。本装置通过在离子选择性块上打孔来实现对微通道的并行，并且孔的个数对系统的除盐效率几乎没有影响，有利于工业上的应用。

技术领域

本发明涉及海水淡化设备领域，尤其涉及一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置。

背景技术

世界范围内的人口增加和生活水平要求的提高增加了对人类淡水的消耗，水库、河流和地下淡水资源日益匮乏。据统计，全世界约有36亿人口一年至少有一个月缺乏可使用的淡水资源，淡水紧缺的趋势愈演愈烈。

海水资源，其占据了世界水资源总量的97％左右，通过海水淡化获得淡水是解决淡水缺乏问题的重要途径之一。目前国内外传统海水淡化的方法主要有反渗透、蒸馏和电渗析等。这些方法都涉及大量的时间、场地、能源以及化学试剂的消耗，且在一些偏僻的沿海地区难以实施。

近年来，随着微流控技术的不断发展，基于离子浓差极化的海水淡化研究也成为热门。

专利号为CN201510130271.3的中国专利公开了一种基于微流控技术和离子浓差极化的海水淡化系统，其采用纳米通道与亚微米厚的离子交换膜，在电场作用下实现杂质粒子和淡水的分离。

专利号为CN201710661191.X的中国专利也公开了一种基于离子浓差极化的便携式海水淡化装置，其采用微纳米膜通道，通过供电模块在海水淡化芯片上施加低伏电压，从而实现海水脱盐。

可见，目前基于离子浓差极化效应的海水淡化研究都局限于纳米量级的通道中，这样的通道对工艺的要求高、难度大、设备保养困难，不利于工业上的大规模应用，此外，现有技术还存在检测设备昂贵、提取效率低、成本高、并行困难等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置，该装置不仅整体来看是宏观的，其内部的孔也是几微米到一百微米级，还能保证良好的海水淡化效果。

一种基于离子浓差极化效应的并行海水淡化装置，包括主通道和缓冲溶液腔，所述主通道包括有主通道入口和主通道出口，待淡化的海水溶液由所述主通道入口通入该海水淡化装置，淡化后的淡水溶液由所述主通道出口离开所述海水淡化装置。

所述主通道内设置有离子选择性块，所述离子选择性块由仅供阳离子通过的阳离子选择性渗透膜制成，所述离子选择性块内部沿所述主通道轴线方向开设有若干并行的微米通道。

所述的主通道外壁设置缓冲溶液腔，所述缓冲溶液腔与所述离子选择性块相连并允许该离子选择性块内的离子进入所述缓冲溶液腔内，所述缓冲溶液腔接地设置。

所述主通道入口处处设置第一电极V₁，所述主通道出口处设置第二电极V₂，所述第一电极V₁与第二电极V₂连接可调节电极电势的电源，所述主通道入口处处的电势大于所述主通道出口处的电势。

所述主通道入口处还施加有流体压力P₁。

为完善上述方案，本发明进一步设置为：所述的主通道外壁还设置有缓冲溶液腔管套，所述缓冲溶液腔的腔体位于缓冲溶液腔管套内，所述缓冲溶液腔管套上设置有供溶液流入所述缓冲溶液腔的缓冲溶液入口，所述缓冲溶液腔管套上还设置有供溶液流出所述缓冲溶液腔缓冲溶液出口。