一种流动电极电容去离子系统技术方案

本发明专利技术属于环保技术领域，公开了一种流动电极电容去离子系统，包括流动超级电容装置，电容混合发电装置以及太阳能收集换热模块；流动超级电容装置用于将海水进行脱盐处理并使得海水分离为浓盐水和淡水；电容混合发电装置用于将所述浓盐水与加热后的海水交替流通使其产生电能；太阳能收集换热模块用于加热海水通入电容混合发电装置以提高发电效率。本发明专利技术通过流动超级电容脱盐系统，电容混合发电系统两模块，实现了海水淡化，浓盐水处理以及盐差发电和温差发电四大功能一体化。发电和温差发电四大功能一体化。发电和温差发电四大功能一体化。

【技术实现步骤摘要】
一种流动电极电容去离子系统


[0001]本专利技术属于环境保护
，更具体地，涉及一种流动电极电容去离子系统。

技术介绍

[0002]随着世界人口激增，人类对于能源和淡水资源的需求量日益增大，同时因为传统的化石能源的弊端迫使我们寻找和开发对环境友好的能源。而海岛地区太阳能强度大且海水量丰富，海水淡化便成为解决该问题的热门之选。由此以保护环境、节约资源为原则，探究既能节约成本又能提高效率的海水淡化装置成为越来越多科研工作者的研究方向。
[0003]目前存在很多淡化海水技术，主要包括多效蒸馏，多级闪蒸，反渗透，压汽蒸馏，电渗析等等。其中多效蒸馏，多级闪蒸和反渗透这3种海水淡化技术的装机容量之和在全球总装机容量当中的占比达94％。但是对于多效蒸馏法而言，浓盐水由于温度较高会造成海水局部温度升高而引起海水的物理性质发生变化，从而直接或间接地导致水质恶化，所以该方法存在不可避免的浓盐水污染问题，同时其还受限于结构材料的腐蚀和水垢的生成。而多级闪蒸和反渗透法均存在膜上污垢生成，需要对原水进行严格的预处理等问题，并且反渗透技术还依赖于性能优良的膜，制膜成本也是其主要限制因素。流动电容去离子法因其装置简单，无需添加化学剂，无需使用膜受到了越来越多的关注。
[0004]现有技术1(专利文献CN105540764A)中制备了不对称的电极模块应用于电容去离子脱盐技术中，一个电极采用硝酸处理后的活性炭，带负电荷。另一个电极采用季铵化聚四乙烯基吡啶报复的活性炭作为活性物质，带正电荷。该不对称电容去离子模块脱盐量高，脱盐速度快。在制备电极模块过程中需要加入导电炭黑提高电极块的导电性。
[0005]同时，为了去除浓盐水对环境的影响，还可使用浓盐水和海水通过电容混合法进行发电。
[0006]现有技术2(专利文献CN209259726U)中公开了一种基于太阳能海水淡化与盐差能发电的一体化系统，包括：海水淡化装置、盐差发电装置和太阳能收集装置。通过将海水淡化后产生的浓海水排入盐差发电装置，将盐差能转化为电能并同时稀释浓海水，降低了浓海水排放水环境的破坏程度，同时也解决了因浓海水排放问题导致的海水淡化设施建设区域受限的技术问题。
[0007]现有技术3(专利文献CN111628675A)中揭示了太阳能辅助增强盐差循环发电系统，包括：发电装置和辅助发电装置；其中，发电装置包括多个低盐液室、多个高盐液室以及多个阳离子选择性纳米薄膜和多个阴离子选择性纳米薄膜；低盐液室和高盐液室交替设置，且低盐液室的数量比高盐液室的数量多一个或者高盐液室的数量比低盐液室的数量多一个；多个阳离子选择性纳米薄膜和阴离子选择性纳米薄膜数量相同，且交替设置在相邻的低盐液室和高盐液室之间；辅助发电装置包括可移动遮光板，用于对阳离子选择性纳米薄膜和阴离子选择性纳米薄膜的一部分进行遮挡，使得阳光对阳离子选择性纳米薄膜和所述阴离子选择性纳米薄膜的另一部分进行照射。
[0008]但上述技术方案中现有技术1存在对环境污染较大的问题，现有技术2和现有技术
3存在物质能量利用率低的问题。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种流动电极电容去离子系统，旨在解决现有技术1中由于使用硝酸等物质处理电极液导致环境污染以及现有技术2和现有技术3中由于未利用太阳能中的热量导致能量利用率低的问题。
[0010]本专利技术提供了一种流动电极电容去离子系统，包括：流动超级电容装置，电容混合发电装置和太阳能收集换热模块；流动超级电容装置用于将海水进行脱盐处理并使得海水分离为浓盐水和淡水；电容混合发电装置用于将所述浓盐水与加热后的海水交替流通使其产生电能；太阳能收集换热模块用于加热海水通入电容混合发电装置以提高发电效率。
[0011]其中，太阳能收集换热模块包括：换热器和太阳能管；换热器的一端与太阳能管相连，换热器的另一端通过与电容混合发电装置相连；太阳能管用于吸收太阳能并将太阳能转换为换热器所需的能量；换热器用于对海水进行加热。
[0012]本专利技术利用流动超级电容装置使其进行海水脱盐淡化，得到淡水与副产品浓盐水，由于浓盐水直接排放对环境有害，无法直接排放；因此本专利技术通过电容混合发电装置处理浓盐水，利用太阳能的热量为海水供热使其升温，并利用其与浓盐水的温差和浓度差作为主要能量来源产出电能进行储存，将浓盐水处理为对环境无污染的尾液进行排放。
[0013]更进一步地，流动超级电容装置的入口端还依次设置有第一水泵、过滤器和第二水泵；第一水泵用于将海水输送至过滤器；过滤器用于对海水进行预处理；第二水泵用于将预处理后的海水增压并输送至所述流动超级电容装置。
[0014]更进一步地，流动电极电容去离子系统还包括：淡水池、浓盐水池、热海水池、第四水泵、三通阀和第五水泵；浓盐水池设置在流动超级电容装置和电容混合发电装置之间；热海水池设置在换热器与第五水泵之间；三通阀的第一端通过第四水泵与浓盐水池连接，第二端通过第五水泵与热海水池连接，第三端与电容混合发电装置连接；热海水池用于对加热的海水进行储存；淡水池用于储存所述淡水；浓盐水池用于储存中间产物浓盐水；工作时，海水通过第一水泵输送到过滤器中过滤杂质，第二水泵将过滤后的海水输送到流动超级电容装置中处理得到净化淡水后输送入淡水池，同时产出浓盐水输送入浓盐水池；太阳能管吸收的太阳能通过换热器将海水加热并储存在热海水池中，然后与浓盐水池中的浓盐水通过第五水泵，第四水泵以及三通阀交替通入电容混合发电装置中进行发电，产出的电能储存在蓄电池中并排放不再具有污染性的尾液。
[0015]更进一步地，在流动超级电容装置的输出端和所述淡水池的输入端之间设置有电导率检测仪；电导率检测仪用于检测输出产物是否达标。
[0016]更进一步地，在电导率检测仪的输出端与所述流动超级电容装置的反馈端设置有第三水泵，流动超级电容装置、电导率检测仪和第三水泵形成了一个循环回路；第三水泵用于将电导率检测未达标的产物重新输送入所述流动超级电容装置中循环处理；循环回路的用于将海水多次处理并获得电导率达标的淡水。
[0017]本专利技术中流动超级电容装置利用活性炭自制流动电极浆液实现了电极再生，同时海水在装置中多次循环往复流动，大大提高了脱盐效率。具体地，在流动超级电容装置内设置有流动电极储槽、阳极室和阴极室；流动电极储槽分别与阳极室和阴极室相连，阳极室与
阴极室用隔膜隔开；流动电极储槽用于储存活性炭并进行电性中和析出浓盐水；阳极室用于储存带正电的活性炭和吸附水体中的阴离子；阴极室用于储存带负电的活性炭和吸附水体中的阳离子。
[0018]工作时，经过前处理后的冷海水通入流动超级电容装置中，电中性的活性炭随流动电极浆液从流动电极储槽流入阳极室，与阳极接触而带正电荷，水体中的阴离子在电场的作用下透过阴离子交换膜进入阳极室，静电吸附于带正电的活性炭上，再次伴随流动电极浆液的流动带出阳极室进入流动电极储槽中，同时水体中的阳离子也同样吸附于阴极室中带负电的活性炭上，流入流动电极储槽中；带正电的活性炭和带负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流动电极电容去离子系统，其特征在于，包括：流动超级电容装置，电容混合发电装置和太阳能收集换热模块；所述流动超级电容装置用于将海水进行脱盐处理并使得海水分离为浓盐水和淡水；所述电容混合发电装置用于将所述浓盐水与加热后的海水交替流通使其产生电能；所述太阳能收集换热模块用于加热海水通入电容混合发电装置以提高发电效率。2.如权利要求1所述的流动电极电容去离子系统，其特征在于，所述太阳能收集换热模块包括：换热器(16)和太阳能管(17)；所述换热器(16)的一端与所述太阳能管(17)相连，所述换热器(16)的另一端通过与所述电容混合发电装置(2)相连；所述太阳能管(17)用于吸收太阳能并将太阳能转换为所述换热器(16)所需的能量；所述换热器(16)用于对海水进行加热。3.如权利要求1或2所述的流动电极电容去离子系统，其特征在于，所述流动超级电容装置(1)的入口端还依次设置有第一水泵(3)、过滤器(4)和第二水泵(5)；所述第一水泵(3)用于将海水输送至所述过滤器(4)；所述过滤器(4)用于对海水进行预处理；所述第二水泵(5)用于将预处理后的海水增压并输送至所述流动超级电容装置(1)。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的流动电极电容去离子系统，其特征在于，所述流动电极电容去离子系统还包括：淡水池(8)、浓盐水池(9)、热海水池(15)、第四水泵(10)、三通阀(11)和第五水泵(12)；所述浓盐水池(9)设置在所述流动超级电容装置(1)和所述电容混合发电装置(2)之间；所述热海水池(15)设置在所述换热器(16)与所述第五水泵(12)之间；所述三通阀(11)的第一端通过所述第四水泵(10)与所述浓盐水池(9)连接，第二端通过所述第五水泵(12)与所述热海水池(15)连接，第三端与所述电容混合发电装置(2)连接；所述热海水池(15)用于对加热的海水进行储存；所述淡水池(8)用于储存所述淡水；所述浓盐水池(9)用于储存中间产物浓盐水；工作时，海水通过第一水泵(3)输送到过滤器(4)中过滤杂质，第二水泵(5)将过滤后的海水输送到流动超级电容装置(1)中处理得到净化淡水后输送入淡水池(8)，同时产出浓盐水输送入浓盐水池(9)；太阳能管(17)吸收的太阳能通过换热器(16)将海水加热并储存在热海水池(15)中，然后与浓盐水池(9)中的浓盐水通过第五水泵(12)，第四水泵(10)以及三通阀(11)交替通入电容混合发电装置(2)中进行发电，产出的电能储存在蓄电池(13)中并排放不再具有污染性的尾液(14)。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的流动电极电容去离子系统，其特征在于，在所述流动超级电容装置(1)的输出端和所述淡水池(8)的输入端之间设置有电导率检测仪(7)；所述电导率检测仪(7)用于检测输出产物是否达标。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，信杨，郑如琳，钟华美，邱根荣，邱健龙，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：