專利名稱：洛倫茲力電泳凈水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種水的凈化裝置，特別是一種利用洛淪茲力電泳凈化水中離子的凈
化裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，海水等自然水的凈化主要采用的方法是蒸餾法和反滲法。這兩種 凈化自然水的方法都是從自然水中析出蒸餾水或滲透水。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開的名稱為 磁力海水淡化裝置，專利號(hào)為88217795。 8的專利，其要點(diǎn)是在電磁鐵的磁回路中有一磁 力間隙，海水流經(jīng)磁力間隙，在羅倫茨力的作用下，正負(fù)離子分別向水流兩邊移動(dòng)，同時(shí)在 水流兩邊形成電位差，通過(guò)聯(lián)接電極的導(dǎo)線使上述電位差消除，正負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)就會(huì)持續(xù) 下去，在出水口就形成中間是淡水的水流。這種結(jié)構(gòu)的裝置，雖然流體兩側(cè)的電勢(shì)相等，但 帶電離子會(huì)逐步向內(nèi)部積累，在新的位置形成電動(dòng)勢(shì)，最終會(huì)將洛倫茲力抵消掉，而停止偏 轉(zhuǎn)。所以它的偏轉(zhuǎn)不能連續(xù)進(jìn)行，無(wú)法完成它的發(fā)明目的。同時(shí)，流體兩側(cè)經(jīng)導(dǎo)體短路后， 在電動(dòng)勢(shì)的作用下會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的，電化學(xué)產(chǎn)物會(huì)污染海水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用洛淪茲力電泳法分離水中離子的裝置，可以充分分 離出水中溶解的各種鹽。 它是利用洛倫茲力迫使運(yùn)動(dòng)溶液產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向垂直的電泳實(shí)現(xiàn)的。 傳統(tǒng)的思路電泳是在電場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行的，帶電離子受的是電場(chǎng)力；洛倫茲力與電場(chǎng)力
的發(fā)生機(jī)理和作用方向完全不同，在運(yùn)動(dòng)中才會(huì)發(fā)生，且與運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此洛倫茲力作
用下的電泳有完全不同的特性。 本發(fā)明是這樣完成的由進(jìn)水口 ，出水口及水流通道組成，由磁體形成的磁力間隙 為水流通道，進(jìn)水口 、出水口分別在水流通道的兩端，其技術(shù)要點(diǎn)是在水流通道的磁力間 隙部分的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有離子出口 ，對(duì)稱的離子出口與電泳橋連通，電泳橋是一通道，其兩端 與對(duì)稱離子出口連通。 水中的鹽類物質(zhì)是以電離形成存在的，正負(fù)帶電離子在自然狀態(tài)下均勻分布于整
個(gè)溶液中，當(dāng)水溶液以一定速度經(jīng)過(guò)垂直于運(yùn)動(dòng)方向的均勻磁場(chǎng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)溶液中的正負(fù)帶
電離子會(huì)發(fā)生垂直于運(yùn)動(dòng)方向的偏轉(zhuǎn)，從而在流體兩邊形成電動(dòng)勢(shì)，如果這時(shí)在流體兩邊
以外、電動(dòng)勢(shì)方向上存在一個(gè)由水溶液形成的離子通道，這些正負(fù)帶電離子就會(huì)在電動(dòng)勢(shì)
的作用下，連續(xù)不斷地沿著相反方向脫離運(yùn)動(dòng)溶液，而在磁場(chǎng)外中和，從而實(shí)現(xiàn)凈化水的目
的。這個(gè)離子通道相當(dāng)于帶電離子實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)外電泳的橋，稱之為電泳橋。 運(yùn)動(dòng)溶液中的帶電離子在均勻磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，受三方面的影響， 一是洛
倫茲力的影響，二是流體運(yùn)動(dòng)的影響，三是反電動(dòng)勢(shì)的影響。 如果只考慮洛倫茲力的影B向，正負(fù)離子會(huì)被磁場(chǎng)攔截在入口處，在常用的水體輸 送速度下，做半徑極小方向相反的圓周運(yùn)動(dòng)。
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帶電離子在流體內(nèi)和流體一起向前運(yùn)動(dòng)，在洛倫茲力的作用下，帶電離子和流體 之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，于是水的阻尼影響就出現(xiàn)了，前進(jìn)方向的阻尼是維持帶電離子勻速 直線運(yùn)動(dòng)的力量，垂直于前進(jìn)方向的阻尼會(huì)延長(zhǎng)帶電離子偏出磁場(chǎng)的時(shí)間。如果我們認(rèn)為 前進(jìn)方向的阻尼能夠維持帶電離子在前進(jìn)方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，且忽略垂直阻尼的影 響，此時(shí)的帶電離子的運(yùn)動(dòng)模式就可以簡(jiǎn)化為拋物運(yùn)動(dòng)。在這種運(yùn)動(dòng)模式下，如果我們搭建 的磁場(chǎng)寬100mm，場(chǎng)強(qiáng)2000高斯，水流以5米/秒流動(dòng)，我們可以計(jì)算出，最難偏轉(zhuǎn)的碳酸氫 根離子，從一邊移動(dòng)到另一邊向前方移動(dòng)的距離只有1.78mm，從這一結(jié)果可以看出不需要 太大的長(zhǎng)寬比就可以讓帶電離子偏出磁場(chǎng)，這一結(jié)果使我們制造小尺寸的裝置成為可能。 如果加入阻尼的不利影響，離子偏轉(zhuǎn)出磁場(chǎng)而向前移動(dòng)的距離會(huì)加長(zhǎng)。
反電動(dòng)勢(shì)對(duì)帶電離子產(chǎn)生的作用力會(huì)削弱洛倫茲力，必須設(shè)法克服。我們有二種 方法降低反電動(dòng)勢(shì)的影響一種是通過(guò)引流輔助電泳，將偏離磁場(chǎng)的帶電離子及時(shí)引出，防 止帶電離子在磁場(chǎng)兩側(cè)過(guò)度積累，達(dá)到降低反電動(dòng)勢(shì)的目的；這種方法可保證帶電離子的 分離效果。另一種是增加電泳橋內(nèi)溶液的濃度，以降低閉合電泳回路的內(nèi)阻，從而降低反電 動(dòng)勢(shì)；這種方法利于海鹽的濃縮結(jié)晶，但電泳橋內(nèi)高濃度的離子會(huì)向磁場(chǎng)內(nèi)擴(kuò)散，影響分離 效果。如果在水體流動(dòng)方向上采用多個(gè)電泳回路并聯(lián)的方法，這二種方法可以在一臺(tái)設(shè)備 中同時(shí)運(yùn)用，前面的電泳橋主要用于濃縮海鹽，后面的電泳橋主要用于保證離子分離。
由于磁場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)的水體和電泳橋內(nèi)的溶液存在速度差，在它們的結(jié)合部容易形成 渦流，從而干擾帶電離子正常偏轉(zhuǎn)；可在與磁隙交叉的兩個(gè)側(cè)面，帶電離子出口前，設(shè)置對(duì) 稱的流線型漸擴(kuò)線面，加以解決。
電泳效果的測(cè)量與控制 在正負(fù)帶電離子出口處，設(shè)有一對(duì)電極，用于出口電勢(shì)差的測(cè)量；電泳橋末端中央 設(shè)有溶液出口。 先關(guān)閉電泳橋上的溶液出口，再向均勻磁場(chǎng)內(nèi)按正常工作速度注入純水，純水內(nèi) 只有少量水分子電離，離子濃度低，會(huì)在正負(fù)帶電離子出口處形成一個(gè)較低的電壓，測(cè)量這 個(gè)電壓，作為基礎(chǔ)電壓； 再在均勻磁場(chǎng)內(nèi)按相同速度注入自然水，自然水內(nèi)離子濃度相對(duì)較高，會(huì)在正負(fù) 帶電離子出口處形成一個(gè)較高的電壓；打開電泳橋上的鹽水出口，調(diào)整流量，輔助帶電離子 電泳，直至電壓略低于基礎(chǔ)電壓，這時(shí)的分離狀態(tài)定為工作狀態(tài)。水體經(jīng)過(guò)多個(gè)電泳回路分 離后，水體中的帶電離子就只剩下再生的氫離子和氫氧根離子了。當(dāng)然，前端的電泳橋如果 我們用于濃縮海鹽，則不要按以上原則操作，應(yīng)根據(jù)濃縮情況操作。 自然水經(jīng)過(guò)這種裝置后就可以連續(xù)不斷地對(duì)離子產(chǎn)生分離，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目 的。 這種方法除對(duì)帶電離子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用外，還會(huì)對(duì)象水分子這樣的有極性的分子產(chǎn) 生拉伸作用，這種拉伸作用會(huì)打斷部分水分子團(tuán)的連接，而形成單個(gè)水分子或水分子鏈，并 沿拉伸方向順序排列，這種水就是人們常說(shuō)的"活性水"，這種水對(duì)生物體的新陳代謝有利， 但它不是穩(wěn)態(tài)的水，離開磁場(chǎng)后會(huì)逐漸恢復(fù)自然狀態(tài)。這種方法對(duì)自然水中的懸浮物，微生 物沒(méi)有作用。 這種方法在分離帶電離子過(guò)程中，能耗產(chǎn)生于帶電離子對(duì)水體的反阻尼，因此能 耗極低。
用這種方法分離帶電離子，可在水體流動(dòng)中的分離，因此效率很高。 本發(fā)明可用于以下領(lǐng)域 可用于海水的淡化，制取廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的淡水，甚至可用于最浪費(fèi)的沙漠農(nóng)田的灌溉，
可輕易地解決沿海城市的淡水供應(yīng)問(wèn)題； 可用于咸水地區(qū)的咸水脫咸 可用于海鹽化工的各類海鹽的濃縮或結(jié)晶； 可用于污水處理中的毒害化學(xué)離子的處理； 可用于硬水的軟化，防止鍋爐和熱交換器的結(jié)垢； 可用于家庭生活用水的凈化磁化，城市自來(lái)水的凈化，遠(yuǎn)洋船隊(duì)的生活用水的制 取。


圖1是本發(fā)明的主剖視圖 圖2是本發(fā)明的俯視圖 圖3是本發(fā)明的左剖視圖 圖4是本發(fā)明的軸測(cè)圖
具體實(shí)施例 本發(fā)明的磁體由永磁體2、硅鋼板4及支架構(gòu)成，永磁體2為不導(dǎo)電的強(qiáng)磁材料， 形狀為薄片型長(zhǎng)方體；支架由兩塊平行板13和支撐框架12組成，支架由不導(dǎo)磁不導(dǎo)電的 非金屬材料做成，平行板13內(nèi)壁開有嵌槽14，永磁體2平行嵌裝在嵌槽14內(nèi)，永磁體2至 少有兩個(gè)，相鄰的兩個(gè)永磁體之間形成一個(gè)磁力間隙，支架的上下兩端是硅鋼板4，從而形 成閉合磁路，每?jī)上噜彽钠叫杏来朋w2和平行板13之間形成一水流通道，水流通道的兩端 分別是進(jìn)水口 9和出水口 10，進(jìn)水口 9經(jīng)整流管8和疏流板3連通水流通道，水流通道經(jīng) 疏流板3和整流管8連通出水口 10 ;多層永磁體，形成多層水流通道，水流通道兩側(cè)平行板 13上，開有對(duì)稱的離子出口，對(duì)稱的離子出口在水流方向上可以有多對(duì)，離子出口與電泳橋 5連通；電泳橋5是一個(gè)中和從對(duì)稱離子出口分離出的正負(fù)離子的容器，電泳橋5的下端設(shè) 有一溶液出口 6，用以放出濃縮的鹽溶液；在每個(gè)對(duì)稱離子出口前的平行板13上，設(shè)有導(dǎo)流 板1，導(dǎo)流板1帶有流線形漸擴(kuò)線面；在對(duì)稱離子出口上設(shè)有檢測(cè)電極7，用以檢測(cè)對(duì)稱離子 出口兩端電壓。 本發(fā)明的支架平行板13上的流線型漸擴(kuò)線面和帶電離子出口與永磁體2圍成的 空間是電泳回路的內(nèi)回路，電泳橋形成的離子通道為電泳回路的外回路，電泳橋5的材質(zhì) 是非金屬絕緣材料。在水流方向上，可以設(shè)置多個(gè)電泳回路，每一個(gè)回路對(duì)于離子分離就是一級(jí)。 本發(fā)明的磁體可以用電磁體或者超導(dǎo)磁體等構(gòu)建，其功能、效果和技術(shù)手段是一 致的。
權(quán)利要求
一種洛倫茲力電泳凈水器，由進(jìn)水口(9)，出水口(10)及水流通道組成，由磁體形成的磁力間隙是水流通道的一部分，其特征是在水流通道的磁力間隙部分的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有離子出口(11)，對(duì)稱的離子出口(11)與電泳橋(5)連通，電泳橋(5)是一通道，其兩端與對(duì)稱離子出口(11)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是磁體由永磁體(2)、硅鋼板(4)及支架構(gòu)成，支架由兩塊平行板(13)和支撐框架(12)組成，平行板(13)內(nèi)壁開有 嵌槽(14)，永磁體(2)為片狀結(jié)構(gòu)，平行嵌裝在嵌槽(14)內(nèi)，永磁體至少有兩個(gè)，相鄰的兩 個(gè)永磁體(2)之間形成一個(gè)磁力間隙，支架的上下兩端是硅鋼板(4)，從而形成閉合磁路， 每?jī)上噜彽钠叫杏来朋w(2)和平等板(13)之間形成一水流通道，多層永磁體，形成多層水 流通道，水流通道兩側(cè)開有對(duì)稱的離子出口 (ll)，對(duì)稱的離子出口 (11)在水流方向上可以 有多對(duì)，離子出口 (11)與電泳橋(5)連通，在支架上，每個(gè)對(duì)稱離子出口 (11)前設(shè)有導(dǎo)流 板(l)，導(dǎo)流板(1)帶有流線形漸擴(kuò)線面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是在多層水流通道的相 同位置的對(duì)稱離子出口 (ll)，可以使用一個(gè)電泳橋(5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是電泳橋(5)上設(shè) 有溶液出口 (6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是進(jìn)水口 (9)經(jīng) 整流管(8)與疏流板(3)與水流通道連通，水流通道經(jīng)疏流板(3)整流管(8)連通出水口(10) 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是進(jìn)水口 (9)經(jīng)整流管 (8)與疏流板(3)與水流通道連通，水流通道經(jīng)疏流板(3)整流管(8)連通出水口 (10)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種洛倫茲力電泳凈水器，其特征是在對(duì)稱的離子出口(11) 處安裝有檢測(cè)電極(7)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種洛淪茲力電泳凈水器。特別是一種凈化水中雜質(zhì)離子的凈化裝置。由進(jìn)水口9，出水口10及水流通道組成，由磁體形成的磁力間隙是水流通道的一部分，其特征是在水流通道的磁力間隙部分的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有離子出口11，對(duì)稱的離子出口11與電泳橋5連通，電泳橋5是一通道，其兩端與對(duì)稱離子出口連通。本發(fā)明具有分離效率高，能耗小，制造、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)。用于海水淡化，海鹽濃縮，硬水軟化，自來(lái)水凈化磁化。
文檔編號(hào)C02F1/48GK101734765SQ200810159870
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者岳慶金, 張步健, 張艷雯, 張雨濃, 王友良 申請(qǐng)人:張步健