[发明专利]一种自动清理多孔石墨烯海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，更具体地，涉及一种自动清理多孔石墨烯海水淡化装置。

背景技术

为解决淡水资源日渐缺乏的问题，人们将目光转向了海水淡化，海水淡化技术经过多年的努力取得了很多进展，但到目前为止，这些技术均优于成本过高无法大规模推广应用。

目前海水脱盐最常用的是反渗透技术，其工作原理是用反渗透膜（一种特制的膜来过滤海水中的盐），由于这些薄膜上的小孔极为致密（比多孔石墨烯密1000倍），需要非常大的压力迫使海水通过薄膜，因此，在淡化海水的通知还需要消耗不少的资源。

多孔石墨烯是指在石墨烯片层上引入尺寸均匀的孔洞，麻省理工学院材料科学与工程学院副教授杰弗里·格罗斯曼等通过精确控制多孔石墨烯的孔径并向其中添加其他材料的方法，改变石墨烯小孔边缘的性质，使其能够排斥或吸引水分子。这样这种特制的石墨烯就如同筛子一样能快速地滤掉海水中的盐，而只留下水分子。新工艺的关键是非常精确地控制石墨烯孔洞的大小。研究人员称，最理想的大小是1纳米，不能太大也不能太小，如果太大了盐便会和水分子一起通过筛子，起不到过滤的作用；如果太小水分子就无法通过这些小孔。计算机模拟结果显示，这种石墨烯筛子的性能非常优秀，能够快速地完成海水淡化过程。石墨烯的原材料廉价且易于获取，这使该技术在成本上具备了天然优势。另外，它又是已知最硬的材料，与目前所使用的反渗透膜相比更结实耐用。

此外，采用多孔石墨烯作为筛体，脱盐过程中一方面容易堵塞孔洞，另一方面使用久了需要定时清理，费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术反渗透技术成本太高，而采用多孔石墨烯作为筛体又容易堵塞，清理费时费力，提供一种成本较低、自动清理、过滤效率高的自动清理多孔石墨烯海水淡化装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种自动清理多孔石墨烯海水淡化装置，包括海水预处理单元、自动清理单元、多孔石墨烯脱盐单元和储水单元；

所述海水预处理单元包括取水管和第一水泵，所述取水管与第一水泵的入水口连接，所述多孔石墨烯脱盐单元与第一水泵的出水口连接；

所述自动清理单元包括排污池和第二水泵，所述排污池与第二水泵的出水口连接，所述第二水泵的入水口与多孔石墨烯脱盐单元连接；

所述多孔石墨烯脱盐单元包括壳体，并与海水预处理单元连接，所述壳体内设有石墨烯筛体层，所述石墨烯筛体层为孔洞大小1纳米的多孔石墨烯，所述石墨烯筛体层为坡屋顶结构；

所述储水单元包括淡水灌，所述淡水罐与多孔石墨烯脱盐单元连接。

本发明海水预处理单元用于对海水的初步处理，通过孔洞大小1纳米的多孔石墨烯，完成脱盐，最终达到海水淡化目的，相比现有技术中的反渗透膜技术，装置无需太大压力即可完成海水淡化，需要清理的时候，通过水泵反向即可完成清理。

优选地，所述海水预处理单元还包括过滤器，所述过滤器分别与取水管、多孔石墨烯脱盐单元和自动清理单元连接。

优选地，所述海水预处理单元还包括拦截网，所述拦截网设在取水管外。

优选地，所述石墨烯筛体层厚度为1～5mm，所述多孔石墨烯的上表面还设有固定网。

优选地所述石墨烯筛体层还包括支撑架和支撑板，所述支撑板可拆卸地固定在壳体上，所述支撑架固定在支撑板上用于支撑坡屋顶结构的多孔石墨烯，所述支撑板在多孔石墨烯的下方为空心结构，其余为实心结构。

优选地，所述支撑架包括斜脊、立柱和正脊，所述斜脊一端固定在正脊上，另一端固定在支撑板上，所述正脊上设有多根平行的斜脊。

优选地，所述壳体上端的进水口还设有过滤网，目数为60～100目。

优选地，所述第一水泵和第二水泵上都设有阀门。

优选地，所述过滤器为活性炭过滤器。

优选地，所述拦截网为尼龙网或钢丝网。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明与传统的反渗透技术相比，无需对海水作用额外的压力，成本更低，结构更简单，并且过滤效率更高。

本发明与传统的反渗透技术相比，在相同的压力下，多孔石墨烯的过滤速度要快数百倍，在同样的过滤速度下，则能节约更多能源。

本发明优选多孔石墨烯的厚度，采用坡屋顶结构，相比水平结构，该结构过滤效果更好，能有效防止堵塞。

本发明集海水淡化和清理功能为一体，减轻了人工清理的负担，提高了清理的效率，多次淡化处理以后仅需一次淡水处理即可，保证设备可持续作业，提高过滤效率。