一种电容去离子海水净化装置的制作方法

1.本实用新型涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种电容去离子海水净化装置。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.人口不断增长使得人类对水的需求与日俱增，而对于那些位于干旱地区的城市来说，这种需求尤为迫切。众所周知，海洋、湖泊和河流中的天然水含有各种病原微生物和有毒有机物、固体悬浮物、重金属和许多无机盐类。即使从自来水厂出厂的自来水，由于管道污染，当为用户使用时也受到不同程度的污染。为了净化这些水体，必须进行杀菌消毒、过滤固体悬浮物和脱盐处理。
4.电容去离子的基本思想是通过施加静电场强制离子向带有相反电荷的电极处移动。由于碳材料，如活性碳和碳气凝胶等制成的电极，不仅导电性能良好，而且具有很大的比表面积。若将两片活性碳材料分别作为电容器阴阳两级并在两电极之间施加一定的直流电压便会形成一个静电场。置于静电场中碳电极会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层能吸附并储存大量的电解质离子，并储存一定的能量。
5.和传统的水溶液去离子方法相比，电容去离子具有多种优势。例如，离子交换是目前工业上从水溶液中去除阴阳离子，包括重金属和放射性同位素的主要手段，但这一过程产生大量的腐蚀性二次废水，必须经过再生装置处理。而电容去离子与离子交换不同，系统的再生不需要使用任何酸、碱和盐溶液，只是通过电极的放电完成，因此不会有额外的废物产生，也就没有污染；同蒸发这种热过程相比，电容去离子具有很高的能量利用率；和电渗析和反渗透相比，该方法还具有操作简便的优势。
6.虽然目前根据电容去离子进行海水淡化已经应用广泛，但是发明人研究发现一些净化装置中电容间距是固定的，无法根据实际需要进行调试，还有一些净化装置虽然能调节两电极板，但是装置复杂，需要额外的控制装置调节丝杠进行操作。当需要处理微量海水时，如果装置过小，人工难以操作螺丝或丝杠，如果体积较大，操作灵活度差。此外，当调节两电极板间距时，由于存在滑槽，即使有密封件进行密封，在多次滑动时，存在液体泄漏的风险。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术存在的装置复杂，需要拧动螺栓或丝杠进行调节以及使用滑槽存在液体泄漏的问题，本实用新型提出一种电容去离子海水净化装置，通过改变两极板运动方式，既能灵活调整两极板位置，又能避免液体泄漏，同时还能增强液体在装置中的净化效果。
8.具体地，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
9.一种电容去离子海水净化装置，包括：第一活塞位于壳体内，第一活塞边缘与壳体过盈接触，壳体与第一活塞围成的封闭空间为腔体，第一活塞位于腔体一侧的表面设有第一电极，腔体远离第一活塞的一侧设有第二电极，第一电极和第二电极分别与电源连接，第一电极与第一活塞相同位置设有通孔，第一管道穿过第一电极与第一活塞的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞的一侧设有出水口，出水口与第二管道连接，第二电极设有通孔，通孔尺寸与出水口尺寸一致；
10.所述壳体还包括第一连接件，第一连接件与第一活塞固定连接。
11.本实用新型一个或多个实施例具有以下有益效果：
12.1)与使用滑槽进行滑动调节两电极板间距的方法相比，本实用新型未设置滑槽，通过第一活塞与壳体内壁过盈配合，既解决了溶液密封性的问题，又能实现两电极间距的灵活调节，避免出现滑槽中的凹槽和凸起存在缝隙，造成海水泄露的问题。
13.2)将进水口和出水口设置在壳体的净化装置存在部分水未来得及进行净化过程就直接从装置中排出的问题，而本实用新型的第一活塞位于腔体一侧的表面设有第一电极，腔体远离第一活塞的一侧设有第二电极，第一电极与第一管道连接，第二电极与出水口连接，通过将入水口和出水口设置在电极上，在进行净化过程中，水从一极板进入，到另一极板输出，可以最大程度去除电解质离子，避免这一问题的发生。
14.3)第一电极与第一活塞相同位置设有通孔，第二电极设有通孔，通孔尺寸与出水口尺寸一致。这样设计一方面是为了增加水在净化装置中的净化时间，最大程度的净化水，另一方面是为了实现进水口、出水口与电极的良好密封。如果进水口、出水口与电极的尺寸存在差异，会增加密封难度，容易出现液体泄漏的问题。
15.4)电容去离子海水净化装置还包括第一连接件和环形件，第一连接件与第一活塞固定连接，环形件内径与壳体外径相同，第一连接件、环形件和壳体的中心轴位于同一轴线上，环形件位于壳体远离出水口的一侧。这样设计是为了实现推动第一活塞前后运动，从而实现两电极间距的调节，相比于拧动螺栓或丝杠的操作，本实用新型这样设计使得装置在狭小空间也能灵活操作。
16.5)本实用新型壳体为透明壳体，外侧设有刻度，与推拉第一活塞相配合，实现实时、定量调整两极板距离。
附图说明
17.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
18.图1为本实用新型实施例1电容去离子海水净化装置示意图；
19.图2为本实用新型实施例2电容去离子海水净化装置示意图；
20.图3为本实用新型实施例3电容去离子海水净化装置示意图；
21.图4为本实用新型实施例4电容去离子海水净化装置示意图；
22.图5为本实用新型实施例5电容去离子海水净化装置示意图；
23.其中：1、电源，2、壳体，3、第一连接件，4、第一活塞，5、第一电极，6、第二电极，7、出水口，8、储水装置，9、导线，10、第一管道，11、第二管道，12、水泵、13、刻度，14、第二活塞，
15、第二连接件，16、第一凸起，17、第二凸起。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本实用新型中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.发明人研究现有一些净化装置发现电容间距是固定的，无法根据实际需要进行调试，还有一些净化装置虽然能调节两电极板，但是装置复杂，需要额外的控制装置调节丝杠进行操作。当需要处理微量海水时，如果装置过小，人工难以操作螺丝或丝杠，如果体积较大，操作灵活度差。此外，当调节两电极板间距时，由于存在滑槽，即使有密封件进行密封，在多次滑动时，存在液体泄漏的风险。
28.为了解决这些问题，本实用新型提出一种电容去离子海水净化装置，包括：第一活塞位于壳体内，第一活塞边缘与壳体过盈接触，壳体与第一活塞围成的封闭空间为腔体，第一活塞位于腔体一侧的表面设有第一电极，腔体远离第一活塞的一侧设有第二电极，第一电极和第二电极分别与电源连接，第一电极与第一活塞相同位置设有通孔，第一管道穿过第一电极与第一活塞的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞的一侧设有出水口，出水口与第二管道连接，第二电极设有通孔，通孔尺寸与出水口尺寸一致；
29.所述壳体还包括第一连接件，第一连接件与第一活塞固定连接。
30.现有调节两极板的方法大多是在装置中设置凹槽和凸起，构成滑槽，通过调节丝杠控制两极板间距。即使在滑槽周边设置密封件，但是这种装置在使用过程中存在液体易泄露，调节操作复杂的问题。本实用新型研究发现，改变两极板调节方式有助于解决这些问题，因此本实用新型在壳体内设置第一活塞，第一活塞与壳体内壁过盈配合，在实现第一活塞滑动运动的同时，避免引入滑槽结构，进而有助于提高装置整体密封性。
31.将进水口和出水口设置在壳体的净化装置存在部分水未来得及进行净化过程就直接从装置中排出的问题，而本实用新型的第一活塞位于腔体一侧的表面设有第一电极，腔体远离第一活塞的一侧设有第二电极，第一电极与第一管道连接，第二电极与出水口连接，通过将入水口和出水口设置在电极上，在进行净化过程中，水从一极板进入，到另一极板输出，可以最大程度去除电解质离子，避免这一问题的发生。
32.第一电极与第一活塞相同位置设有通孔，第二电极设有通孔，通孔尺寸与出水口尺寸一致。这样设计一方面是为了增加水在净化装置中的净化时间，最大程度的净化水，另一方面是为了实现进水口、出水口与电极的良好密封。如果进水口、出水口与电极的尺寸存
在差异，会增加密封难度，容易出现液体泄漏的问题。
33.电容去离子海水净化装置还包括第一连接件和环形件，第一连接件与第一活塞固定连接，环形件内径与壳体外径相同，第一连接件、环形件和壳体的中心轴位于同一轴线上，环形件位于壳体远离出水口的一侧。这样设计是为了实现推动第一活塞前后运动，从而实现两电极间距的调节，相比于拧动螺栓或丝杠的操作，本实用新型这样设计使得装置在狭小空间也能灵活操作。
34.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一电极与第一活塞位于腔体一侧的表面通过胶水粘接，第二电极与腔体底部通过胶水粘接。胶水粘接有助于后期更换电极材料，增加装置利用率。
35.在本实用新型一个或多个实施例中，所述电源正极与第一电极连接，电源负极与第二电极连接。
36.在本实用新型一个或多个实施例中，所述壳体内部设有凸起，凸起距离壳体底部的距离大于活塞距离壳体底部的距离。
37.在本实用新型一个或多个实施例中，所述电源正极与第二电极连接，电源负极与第一电极连接。
38.电源的正负极分别接在第一电极和第二电极，在两电极之间施加一定的直流电压便会形成一个静电场。置于静电场中电极会在其与电解质溶液界面处产生很强的双电层。双电层能吸附并储存大量的电解质离子，净化液体，并储存一定的能量。
39.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一管道为进水口，第二管道连接出水口。
40.本实用新型不仅能实现两极板兼具的调节，也能在净水过程中进行调节。
41.进水口位于第一活塞一侧，在推动第一活塞调节两电极间距过程中，由于第一活塞是运动部件，壳体底部是固定部件。如果将进水口设置在远离第一活塞的一侧，由于液体内部存在一定的作用力，刚进入壳体的水不易流动到运动的第一活塞一侧，而是倾向于累积在进水口位置，这样会导致远离第一活塞的一侧，也就是壳体底部电极附近容易出现电荷过饱和的状态，降低后续液体的净化过程，不利于充分净化液体。
42.相反，如果将进水口，也就是第一管道与第一活塞一侧连接，第一活塞为运动部件，刚进入壳体的液体在第一活塞的推动下容易向出水口运动，避免电荷在某一电极附近聚集，影响后续净化效果。
43.在本实用新型一个或多个实施例中，所述壳体为透明壳体，外围设有刻度。
44.透明壳体、刻度与推拉第一活塞相配合，实现实时、定量调整两极板距离。
45.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一活塞为橡胶第一活塞，所述第一电极和第二电极为石墨纸电极。
46.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一管道和第二管道与储水装置连接。储水装置用于盛放待处理，待净化的液体。
47.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一管道设有水泵，不仅调节第一管道液体流速，还能提供一定的动力，将储水装置中的液体输送至净化装置内。第一管道为柔性管道，这样可以使得在推动第一活塞过程中，管道的灵活度更高，避免损伤设备。
48.在本实用新型一个或多个实施例中，所述第一电极的通孔与第一管道连接处，第
二电极的通孔与出水口连接处均设有密封胶，避免液体外泄。
49.在本实用新型一个或多个实施例中，所述电极为电极片，截面积与腔体截面积一致。片状形状的设计更能贴合第一活塞表面和壳体底部，提高净化效果。
50.在本实用新型一个或多个实施例中，所述出水口可以省略，第二管道直接与第二导电件连接，第二导电件设有通孔，通孔与第二导管截面积相同。
51.在本实用新型一个或多个实施例中，第一连接件为中空结构，所述第一管道一部分位于第一连接件内，第一管道一端与储水装置连接，另一端通过第一连接件内部，与第一活塞连接，第一管道位于第一连接件内的部分与第一连接件同轴。
52.第一管道与第一连接件的连接处设有通孔，第一管道穿过通孔进入第一连接件内部。
53.第一管道为柔性管，在第一连接件内部可以自由弯曲，保证待处理液体通过第一管道进入腔体内。第一连接件为刚性结构，对第一管道有一定的保护作用，同时，在第一连接件推动第一活塞运动过程中，第一管道位于第一连接件外侧的部分可以保持静止，通过第一连接件内部第一管道由弯曲变为直线或由直线变为弯曲状态实现第一活塞位置的调节和两极板间距的调节。
54.在本实用新型一个或多个实施例中，电容去离子海水净化装置包括：
55.两个活塞，两个活塞位于壳体内，活塞边缘与壳体过盈接触，壳体与两个活塞围成的封闭空间为腔体，两个活塞位于腔体一侧的表面分别设有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别与电源连接，第一电极与第一活塞相同位置设有通孔，第一管道穿过第一电极与第一活塞的通孔与腔体连通，第二电极与第二活塞相同位置设有通孔，第二管道穿过第二电极与第二活塞的通孔与腔体连通，
56.所述壳体还包括第一连接件和第二连接件，第一连接件与第一活塞固定连接，第二连接件与第二活塞固定连接。
57.第一连接件和第二连接件为中空结构，所述第一管道一部分位于第一连接件内，第一管道一端与储水装置连接，另一端通过第一连接件内部，与第一活塞连接，第一管道位于第一连接件内的部分与第一连接件同轴，第一管道与第一连接件的连接处设有通孔，第一管道穿过通孔进入第一连接件内部。
58.所述第二管道一部分位于第二连接件内，第二管道一端与储水装置连接，另一端通过第二连接件内部，与第二活塞连接，第二管道位于第二连接件内的部分与第二连接件同轴，第二管道与第二连接件的连接处设有通孔，第二管道穿过通孔进入第二连接件内部。
59.所述壳体内侧设有凸起，第一活塞外侧设有第一凸起，第二活塞外侧设有第二凸起，第一凸起和第二凸起的距离大于两活塞的间距，保证活塞在运动过程中不脱离壳体。第一管道与第一活塞、第一电极连接处设有密封胶，第二管道与第二活塞、第二电极连接处设有密封胶。
60.装置设置两个活塞，可以实现两端可移动，增加灵活性。
61.两极板间距为0.70cm～1.30cm，电源电压为5v～10v。
62.下面结合具体的实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本实用新型的解释而不是限定。
63.实施例1
64.如图1所示，一种电容去离子海水净化装置，第一活塞4位于壳体2内，第一活塞4边缘与壳体2过盈接触，壳体2与第一活塞4围成的封闭空间为腔体，第一活塞4位于腔体一侧的表面设有第一电极5，腔体远离第一活塞4的一侧设有第二电极6，电源1正极与第一电极5通过导线9连接，电源1负极与第二电极6通过导线9连接。第一电极5与第一活塞4相同位置设有通孔，第一管道10穿过第一电极5与第一活塞4的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞4的一侧设有出水口7，出水口7与第二管道11连接，第二电极6设有通孔，通孔尺寸与出水口7尺寸一致；
65.所述壳体2还包括第一连接件3，第一连接件3与第一活塞4固定连接，第一电极5与第一活塞4表面通过胶水粘接，第二电极6与腔体底部通过胶水粘接，第一管道10和第二管道12与储水装置8连接，第一管道10上设有水泵12。
66.工作过程为：
67.1)按图1结构连接装置，将电极按照腔体内侧尺寸裁剪好后，使用可导电强力胶黏贴至壳体2底部以及第一活塞4橡胶处，再使用ab胶将第一管道10、出水口与电极连接处粘好防止漏水，晾晒干，制作完成可移动电容。
68.2)将20mg氯化钠溶于200ml去离子水中在储水装置8搅拌均匀，制作100mg/l氯化钠溶液，用作模拟海水；
69.3)将盛有50ml放有磁子的模拟海水的储水装置8放在磁力搅拌器上，再将电源正负极分别通过导线9连接在第一电极5和第二电极6上，而后用0.1ml/s水泵12将模拟海水通过第一管道5由下而上进入腔体中，再从上侧出水口7流出进入另一干净烧杯或者同一储水装置8中；进入另一干净烧杯可用于检测每次净化后水的纯净度，再次进入同一储水装置8可实现液体的循环处理。
70.4)测量模拟海水的电导率后，打开电源，设置电压为5v，同时调节两极板间距为1.30cm，模拟海水每通过装置循环一次，测量一次电导率，最后比较电导率变化状况以检测装置的去离子效果。
71.实验发现，当电压为5v，两极板间距为1.30cm时，循环处理9次的液体电导率为未处理液体电导率的73.6％，说明使用本实施例1装置循环9周后液体中电解质离子净化效果明显。
72.当电压为10v，两极板间距为1.30cm时，循环处理9次的液体电导率为未处理液体电导率的71.5％。
73.当电压为5v，两极板间距为0.70cm时，循环处理9次的液体电导率为未处理液体电导率的75.3％。
74.当电压为10v，两极板间距为0.70cm时，循环处理9次的液体电导率为未处理液体电导率的75.5％。
75.实施例2
76.如图2所示，一种电容去离子海水净化装置，第一活塞4位于壳体2内，第一活塞4边缘与壳体2过盈接触，壳体2与第一活塞4围成的封闭空间为腔体，第一活塞4位于腔体一侧的表面设有第一电极5，腔体远离第一活塞4的一侧设有第二电极6，电源1负极与第一电极5通过导线9连接，电源1正极与第二电极6通过导线9连接。第一电极5与第一活塞4相同位置设有通孔，第一管道10穿过第一电极5与第一活塞4的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞4
的一侧设有出水口7，出水口7与第二管道11连接，第二电极6设有通孔，通孔尺寸与出水口7尺寸一致；
77.所述壳体2还包括第一连接件3，第一连接件3与第一活塞4固定连接，第一电极5与第一活塞4表面通过胶水粘接，第二电极6与腔体底部通过胶水粘接，第一管道10和第二管道12与储水装置8连接，第一管道10上设有水泵12。
78.实施例3
79.如图3所示，一种电容去离子海水净化装置，第一活塞4位于壳体2内，第一活塞4边缘与壳体2过盈接触，壳体2与第一活塞4围成的封闭空间为腔体，第一活塞4位于腔体一侧的表面设有第一电极5，腔体远离第一活塞4的一侧设有第二电极6，电源1正极与第一电极5通过导线9连接，电源1负极与第二电极6通过导线9连接。第一电极5与第一活塞4相同位置设有通孔，第一管道10穿过第一电极5与第一活塞4的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞4的一侧设有出水口7，出水口7与第二管道11连接，第二电极6设有通孔，通孔尺寸与出水口7尺寸一致；
80.所述壳体2还包括第一连接件3，第一连接件3与第一活塞4固定连接，第一电极5与第一活塞4表面通过胶水粘接，第二电极6与腔体底部通过胶水粘接，第一管道10和第二管道12与储水装置8连接，第一管道10上设有水泵12。壳体2为透明壳体，外围设有刻度13。
81.透明壳体、刻度13与推拉第一活塞相配合，实现实时、定量调整两极板距离。
82.实施例4
83.如图4所示，为本实施例展示的另一种一种电容去离子海水净化装置，第一活塞4位于壳体2内，第一活塞4边缘与壳体2过盈接触，壳体2与第一活塞4围成的封闭空间为腔体，第一活塞4位于腔体一侧的表面设有第一电极5，腔体远离第一活塞4的一侧设有第二电极6，电源1正极与第一电极5通过导线9连接，电源1负极与第二电极6通过导线9连接。
84.所述壳体2还包括第一连接件3，第一连接件3与第一活塞4固定连接，第一电极5与第一活塞4表面通过胶水粘接，第二电极6与腔体底部通过胶水粘接，第一管道10和第二管道12与储水装置8连接，第一管道10上设有水泵12。
85.第一连接件3为中空结构，所述第一管道10一部分位于第一连接件3内，第一管道10一端与储水装置8连接，另一端穿过第一连接件3内部，与第一活塞4连接，第一管道10位于第一连接件3内的部分与第一连接件3同轴，第一管道10与第一连接件3的连接处设有通孔，第一管道10穿过通孔进入第一连接件3内部。
86.第一电极5与第一活塞4相同位置设有通孔，第一管道10穿过第一电极5与第一活塞4的通孔与腔体连通，腔体远离第一活塞4的一侧设有出水口7，出水口7与第二管道11连接，第二电极6设有通孔，通孔尺寸与出水口7尺寸一致。
87.实施例5
88.如图5所示，电容去离子海水净化装置包括：两个活塞，两个活塞位于壳体2内，活塞边缘与壳体2过盈接触，壳体2与两个活塞围成的封闭空间为腔体，两个活塞位于腔体一侧的表面分别设有第一电极5和第二电极6，第一电极5和第二电极6分别与电源1连接，第一电极5与第一活塞4相同位置设有通孔，第一管道10穿过第一电极5与第一活塞4的通孔与腔体连通，第二电极6与第二活塞14相同位置设有通孔，第二管道11穿过第二电极6与第二活塞14的通孔与腔体连通。壳体2还包括第一连接件3和第二连接件15，第一连接件3与第一活
塞4固定连接，第二连接件15与第二活塞14固定连接。
89.第一连接件3和第二连接件15为中空结构，所述第一管道10一部分位于第一连接件3内，第一管道10一端与储水装置8连接，另一端通过第一连接件3内部，与第一活塞4连接，第一管道10位于第一连接件3内的部分与第一连接件3同轴，第一管道10与第一连接件3的连接处设有通孔，第一管道10穿过通孔进入第一连接件3内部。
90.所述第二管道11一部分位于第二连接件15内，第二管道11一端与储水装置8连接，另一端通过第二连接件15内部，与第二活塞14连接，第二管道11位于第二连接件15内的部分与第二连接件15同轴，第二管道11与第二连接件15的连接处设有通孔，第二管道11穿过通孔进入第二连接件15内部。
91.壳体2内侧设有凸起，第一活塞4外侧设有第一凸起16，第二活塞14外侧设有第二凸起17，第一凸起16和第二凸起17的距离大于两活塞的间距。
92.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。