[发明专利]用于从盐水中连续提取盐的方法和装置

说明书

一种水蒸发系统(100)，其包括被配置为从盐水(120)中蒸发水的蒸发模块(110)；附接至蒸发模块(110)并被配置为将蒸发模块(110)支撑在盐水上方的支撑模块(102)；以及被配置为向盐水(120)添加晶体生长抑制剂(134)的入口(132)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月6日提交的标题为“用于从盐水中连续提取盐的方法和装置”的美国临时专利申请第62/639147号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

技术领域

本文公开的主题的实施方案一般地涉及用于水蒸发的方法和装置，并且更具体地涉及用于增强盐水溶液的水蒸发同时减少在蒸发设备上形成的硬盐沉积物的方法和系统。

背景讨论

为了满足对清洁水日益增长的需求，一系列海水脱盐技术，例如低温多效蒸馏(LT-MED)、多级闪蒸(MSF)、反渗透(RO)、膜蒸馏(MD)等已在世界范围内被广泛使用。这些脱盐过程会产生大量非常咸的水，称为盐水。此外，许多工业过程，例如原油开采、页岩气勘探、煤矿开采和烟道气脱硫都会产生大量的高浓度盐水或高盐度水。这些盐水的正确处理已成为一个大问题，因为将它们直接向内陆或海上排放会导致土壤和地下水盐化，并对海洋生物的健康产生不利影响。在世界的许多地方，已经禁止将盐水直接排入地下、市政下水道或海水中。因此，需要节能的盐水处理技术。适当的盐水处理技术不仅可以最大程度地降低环境风险，而且还可以回收有价值的盐。

高浓度盐水的大渗透压将使常规的RO系统成为不合适的选择。实际上，浓盐水通常通过盐水结晶器或蒸发池进行处理。然而，高能量消耗以及结晶器内部频繁的结垢和积垢使得结晶过程昂贵且低效。盐水结晶器中的盐积垢和结垢是由饱和盐水的复杂组成引起的。盐积垢降低了热交换效率并增加了能量消耗。另一方面，蒸发池面临着盐水泄漏、能源效率低以及土地面积需求大的问题。

界面蒸发和结晶的想法是用于盐水处理的有前途的一种方法。在过去的十年中，利用太阳能的界面蒸发引起了很多关注。与常规的蒸发过程不同，界面蒸发避免了加热大量水体、减少了热量损失并确保更高的能源效率。

然而，界面蒸发系统中的盐结晶过程面临其自身的问题。在现有的用于盐水处理的太阳能驱动的界面加热系统中，必须手动除去形成的盐晶体，以确保系统持久的效率。预期这些界面蒸发系统中的盐积垢和结垢与大量的水蒸发一样成问题。因此，强烈需要具有良好控制的盐结晶以最小化盐积垢和结垢的界面蒸发系统。

发明内容

根据一个实施方案，存在一种水蒸发系统，其包括被配置为从盐水中蒸发水的蒸发模块，附接至蒸发模块并被配置为将蒸发模块支撑在盐水上方的支撑模块，以及被配置为向盐水添加晶体生长抑制剂的入口。

根据另一个实施方案，存在一种用于从盐水中蒸发水的方法。方法包括将盐水与晶体生长抑制剂以给定比例混合，将混合的盐水和晶体生长抑制剂提供至蒸发模块，将热量添加至蒸发模块以从混合的盐水和晶体生长抑制剂中蒸发水，和随着水被不断蒸发从蒸发模块中收集盐晶体。盐晶体具有改性的结构，其中盐晶体的离子被晶体生长抑制剂的离子替代。

根据又一个实施方案，存在一种水蒸发系统，其包括被配置为接收太阳能的热源层，被配置为接收盐水和晶体生长抑制剂的混合物以从中蒸发水的盐水蒸发界面层，以及位于热源层和盐水蒸发界面层之间的阻挡层，使得盐水中的盐不会污染热源层。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了一个或多于一个实施方案，并且与说明书一起解释了这些实施方案。在附图中：

图1示出了水蒸发系统，其使用盐水和晶体生长抑制剂的混合物以防止盐在蒸发模块上硬化；