海水的改进脱盐制造技术

本发明专利技术是水的改进类型蒸馏。通常的蒸馏涉及液体的沸点。然而，可以在比沸点低得多的温度下蒸馏相当数量的水。在蒸馏期间，将化合物从液相转化到气相和然后再次冷凝成液体以得到纯液体。本发明专利技术使用喷淋（１０５）和吸附在固体表面如从木材制成的微粉（１０４）的水作为起始材料。当搅拌水和颗粒时，吸收到这样表面上导致在相对低的温度梯度下的快速蒸发。本发明专利技术可以被表征为固相蒸馏。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
现有技术的描述世界面临严重的水问题。由大气二氧化碳和其它“温室气体”的增加引起的海表面的增加变暖对岛屿国家是大问题。因极地冰帽熔融，增加温度引起海洋上升。这可淹没岛屿。同时，升高的水温度损害珊瑚礁使得岛屿居民也面临食物的短缺。同时大气温度的增加促进了荒漠化。沙漠居民缺少用于直接消费和用于农业的水。沙漠居民也面临食物短缺。这两个问题都是环境的。所有生物包含水作为它们躯体的主要组分。大多数生物功能和许多生物结构依赖于水和在干燥或脱水状态下是不可能的。“干燥”对于大多数活生物意味着“死亡”。因此，水短缺的问题对于人类是非常重要的。到二十二世纪的中叶，预测世界人口会超过一百亿。世界人口的此快速增长会增加已经紧张的水，食物和能源的竞争。这些问题彼此密切相关和是不容易分离的。地球上的大多数水是海洋水(海水)。纯水存在于冰(冰川和雪)，雨，河流，池塘，湖泊，和地下含水层。水的农业使用依赖于上述水源。令人遗憾地，许多含水层包含富含矿物质的水，矿物质在长时间灌溉之后在土壤中积累。此积累引起对植物的所谓“盐伤害”。在水中含较高钠的地方，当钠代替粘土矿物质中的钙时，损害土壤的真实结构。97.5％的地球水是海水，不脱除盐-脱盐，它不能在农业上使用。有两种基本普及的脱盐工艺蒸馏和膜分离。蒸馏是其中水分子从海水蒸发和随后冷凝为纯水的工艺。膜分离工艺包括“电子透析”(ED方法)或“反渗透”(RO方法)。蒸馏产生纯水和此工艺的残余物是盐。膜工艺ED和RO捕集离子和盐使得残余物是纯水。蒸馏要求许多的能量用于加热水以促进蒸发，而膜工艺要求昂贵的膜。由于在可以将沙漠转化成绿色种植园的规模上对于农业需要巨大数量的水，海水脱盐的实际问题是在工业水平下的一种效率。光合作用是唯一的重要过程，通过该过程活生物获取太阳能和通过从二氧化碳和水合成葡萄糖贮存太阳能。公知的粗略估计是农作物的生长要求的水重量约为收获的作物重量的一千倍。标准海水包含约3.4％的盐，pH为8。最普遍的阴离子是氯离子(19,000mg/l)和硫酸根(2,600mg/l)。通常的阳离子是钠离子(10,650mg/l)，镁离子(1,300mg/l)，钙离子(400mg/l)和钾离子(380mg/l)。也有低水平的溴离子，碳酸根，硼离子和锶离子。此外有痕量铁，二氧化硅，和碳酸钙。这些离子每种的直径为几埃(10-10m)。水合离子具有相同的大小尺寸等级。膜脱盐工艺的分离效率归功于膜的离子捕集能力和离子渗透性。膜的亲合力和孔尺寸是分离结果的关键。必须仔细进行膜的制造和要求特殊的聚合物。对于ED方法，离子交换聚合物是有利的而对于RO方法，优选是醋酸纤维素和相似中性聚合物。已经尝试聚合物基体的改性，例如通过交联和侧链改性，以促进效率。然而，仍然难以除去所有的离子。另一方面，蒸馏方法是从各种污染物中分离液体的标准实验室方法。在除去微粒物质之后，将海水沸腾和蒸发。然后将获得的物流冷却以将它冷凝成液体水。通常的分馏塔能够得到大量的纯水。问题是有效地使用能量。许多技术尝试降低要求用于从海水蒸馏纯水的总卡路里数。由于我们的身体已经包含在海水中发现的许多离子的临界平衡和可能被另外的离子损害，为生产饮用水，必须基本除去所有的离子。为用于农业，也必须基本除去所有的离子。如上所述，盐在农业土地中的积累使土壤不适于耕种使得农民必须放弃受影响土地的耕作。在世界上，有许多其中发生这种情况的区域。有由于水短缺的无数问题-沙漠的形成，对农业的盐损害，以及饮用水的缺乏。这些问题要求用于水长距离运输的复杂系统以及引起当将水从一个区域抽取以有益于另一个区域时的“水战争”。本专利技术的详细描述提供以下描述以使本领域技术人员能够使用本专利技术和说明由本专利技术人设想进行他的专利技术的最好模式。然而，由于已经在此定义本专利技术的一般原理以提供通过结合海水和微粒材料而增强从海水蒸发的方法，各种改进对于本领域技术人员会容易地是显然的。在自然界，水以三种物理状态-固体，液体，和气体通过环境循环。响应于由太阳的加热，水从陆地或从水主体表面蒸发。获得的水汽通过大气循环和收集为云。在足够冷却时，水从云冷凝和下落为雨和雪。从陆地或水表面的蒸发不依赖于大的温度梯度。而是涉及的大规模表面使得表面温度的适当上升导致大量纯水从地球表面的蒸馏成为可能。本专利技术人已经了解通过极大地增加蒸发表面，可以极大地增强水的蒸发速率。在从巨大海洋表面积的蒸发的思考中，人们可以考虑蒸发面积是二维的。二维面积实际上是三维面积。通过如下公式，可以基本将地球的整个表面积(509,949,000km2)转化成许多个小颗粒的表面积。在此S＝表面积，V＝体积，W＝重量，D＝密度和R＝地球的半径。相似地，s＝表面积，v＝体积，w＝重量，d＝密度和r＝用于代替地球表面的众多小颗粒(微粉)聚集体的半径。S＝4πR2(1)s＝4πr2(2)允许S等于众多(n)颗粒表面积(s)的总和(S＝n×s)n=Ss=(Rr)2---(3)]]>V＝4/3πR3(4)v＝4/3πr2(5)Vv=(Rr)3---(6)]]>W＝4/3πR3·D (7)w＝4/3πr3·d (8)从(3)得到n，我们得到n·W=(Rr)2×43πr3×d=43π×R2×d---(9)]]>地球半径R＝6.37×106m。因此nW＝8.5×1016×rkg] (10)如果地球的密度D是5.5g/cm3，使用公式(7)重量W为约5.97×1024公吨。然而，使用公式(9)和(10)，可以计算微粉的重量，这样微粉的结合表面积等于地球的表面积。假定微粉是密度为0.5g/cm3的纤维素，人们可以计算的是对于半径r为1cm的微颗粒，具有地球表面积的微粉的重量为约8.5×1011公吨。当r降低到微米级(1×10-6m)时，重量变为8.5×107公吨。这给出小颗粒表面如何巨大的指示。通过使用小颗粒，采用“相对小”的颗粒重量，可以基本复制地球的整个蒸发表面积。当然，107公吨仍然是巨大的重量。然而，从地球表面蒸发的水数量难以置信地巨大。不需要复制该数量。要点在于微粉的使用可极大地增加蒸发表面积。蒸发面积的增加以上计算说明增加小球形颗粒的三维表面积。由于微颗粒的比面积大，吸附位置和蒸发位置数增加。此外，如果将颗粒搅拌和旋转，可以利用系统的三维面积。因此增加海水蒸发的能力，因此增加工艺的总体效率。即，蒸发速率依赖于蒸发表面积。当进行它们表面积的三维使用时，在小空间的小颗粒总面积接近地球表面的总面积。微粉小球形颗粒可用于此目的。然而，本专利技术并不具体限于颗粒形状和特征性能如亲水性。在颗粒表面上的传热并不受结合到表面上限制。金属粉末如铁、铜和锌也起更好的导热体的作用。铁的热导率是0.4-0.5J/g·K和铜的热导率是0.3-0.4J/g·K。此外，纸和木材热导率是1.1-1.3J/g·K。这些粉末的最优尺寸为约一到几微米的直径。尽管如上所述，甚至半径为厘米范围的颗粒也提供巨大的表面积。也可以将上述材料的混合物用于本蒸发方法。优选的材料是由木纤维素的彻底碎裂产生的细纤维素粉末。可以通过连续研磨和搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强水蒸发的方法，包括如下步骤：制备水和一定数量细颗粒的混合物，颗粒的平均直径为１００μｍ或更小，和在容器中搅拌混合物，因此从混合物释放水汽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦诚二，
申请(专利权)人：生物质转化有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]