[发明专利]一种无相变海水淡化装置及方法

说明书

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种无相变海水淡化装置及方法。该装置包括：淡化机构、温敏水凝胶和换水机构。淡化机构浸泡在海水内，淡化机构包括：内支撑和外支撑。内支撑的内侧形成储水腔，内支撑上设有过水孔；外支撑上设有过水孔和半渗透膜，并与内支撑之间形成容纳腔；温敏水凝胶用于设在容纳腔内，温敏水凝胶在小于第一温度时可经过半渗透膜从外支撑外侧吸收淡水，在大于第一温度时可排出淡水至储水腔；换水机构与储水腔连通，在储水腔内的淡水降低至第二温度时，将储水腔内的淡水排出，并在温敏水凝胶吸水至设定饱和程度时，使储水腔吸入大于第二温度的淡水。能够解决现有的海水淡化工艺功耗高，导致成本高的问题。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种无相变海水淡化装置及方法。

背景技术

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。

传统的海水淡化方法主要分成两大类：膜法和热法。其中，膜法以反渗透法(Reverse Osmosis)为代表，把海水压过“只能过水不能过盐”的半透膜，克服渗透压做功，实现盐水分离，该方法需要耗能很高的压力能。热法以多级闪蒸(Multi-Stage Flash)和多效蒸馏(Multi-Effect Distillation)为主，是一种把海水加热蒸发，利用蒸汽与盐分分离的淡化法。然而，无论是多级闪蒸还是多效蒸馏，热源均为温度较高的蒸汽，仍然是以消耗高品位能源作为代价来换取淡水，而且在蒸发腔中实现低压主要依靠外力(电力驱动泵功)实现，还需要设置庞大的冷凝系统将蒸汽冷凝为淡水。

目前的海水淡化产业仍属于能源密集型产业，淡化成本高被视为海水淡化难以大规模推广应用的主要障碍。目前海水淡化吨水成本中接近一半是能耗成本，如何进一步降低海水淡化的能耗，是破解海水淡化技术瓶颈的突破口。对于膜法海水淡化技术就是要降低高压泵功的消耗，而对于热法则要大幅度减少“蒸发-冷凝”相变过程消耗的能源成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种无相变海水淡化装置及方法，能够解决现有的海水淡化工艺功耗高，导致成本高的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种无相变海水淡化装置，其特征在于，包括：

淡化机构，其用于浸泡在海水内，所述淡化机构包括：

-内支撑，其内侧形成储水腔，所述内支撑上设有过水孔；

-外支撑，所述外支撑上设有过水孔和半渗透膜，并与内支撑之间形成容纳腔；

温敏水凝胶，所述温敏水凝胶用于设在所述容纳腔内，所述温敏水凝胶在小于第一温度时可经过所述半渗透膜从所述外支撑外侧吸收淡水，在大于第一温度时可排出淡水至储水腔；

换水机构，其与所述储水腔连通，用于在所述储水腔内的淡水降低至第二温度或温敏水凝胶排出淡水达到设定空隙程度时，将所述储水腔内的淡水排出并收集，并在所述温敏水凝胶吸水至设定饱和程度时，使所述储水腔吸入大于第二温度的淡水。

一些可选的方案中，所述换水机构包括：

储水箱；

换水管路，其一端与所述储水箱连通，另一端与所述储水腔的端部连接；

加热器，其设在所述换水管路上，用于加热换水管路内的淡水至大于第二温度；

活塞，其设于所述储水腔内，用于在所述储水腔内的淡水降低至第二温度或温敏水凝胶排出淡水达到设定空隙程度时，排出所述储水腔内的淡水并收集，并在所述温敏水凝胶吸水至设定饱和程度时，使所述储水腔吸入第二温度的淡水。

一些可选的方案中，所述换水管路包括：