[发明专利]一种利用电磁场实现溶液中离子定域聚集控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用电磁场实现溶液中离子定域聚集控制装置及方法，所述控制装置包括流体腔室、第一电极、第二电极、磁体和位置调节器；所述流体腔室的壁面材料为绝缘材料，其侧壁上间隔设置有流体腔室入口和流体腔室出口；所述第一电极和第二电极分别覆盖在所述流体腔室的上内壁面和下内壁面，其中一个电极接地，二者之间施加的直流电压差范围为0.001～0.3V；所述磁体置于所述位置调节器中，且位于所述流体腔室的上方，与流体腔室同轴布置，由所述位置调节器调节其与流体腔室之间的距离。本发明在没有改变离子的化学形态且没有借助介质的前提下，采用电磁场对离子进行定域聚集控制，可用于水处理、电化学加工、表面处理等领域。

技术领域

本发明属于离子处理领域，具体涉及一种利用电磁场实现溶液中离子定域聚集控制装置及方法。

背景技术

生产和生活中常常希望对溶液中的离子状态进行控制，从而满足水处理、电化学加工、表面处理等领域中对离子分离、沉积和去除等目的。离子定域聚集控制在这些处理过程中十分关键。目前，常用的针对溶液中离子处理的各种技术方法有化学沉淀法、离子浮选法、物理吸附法、膜过滤法、生物修复法等。具体可划分为两类，一类是将溶液中的重金属离子转变为不溶于水的化合物，如化学沉淀法、离子浮选法，此类方法存在容易产生二次污染、能耗大的问题；另一类是在不改变离子化学形态的前提下，借助第三方介质实现离子去除，如物理吸附法、膜过滤法、生物修复法等，此类方法存在再生效率低、成本高的缺点。专利ZL201611224751.7公开了一种水体铜离子富集处理装置，通过主动给微生物提供稳定的繁殖环境，培养繁殖功能菌类并促进其与水体中的铜离子进行反应，从而达到对污染水体中铜离子富集和处理的目的，但该方法对工作环境要求较高，须保持微生物活性。申请号为201610487444.1的中国发明专利申请中，公开了一种连续电控离子分离装置和工艺，利用中心圆柱状膜电极或外部环形对电极的转动实现对溶液中目标离子的分离。该装置需要借助电活性离子交换功能膜对目标离子选择性吸/脱附才能达到目的。现有的离子处理方法很难达到兼顾保持离子化学形态且不借助第三方介质实现离子处理的目的，因此探索在常温常压下不改变离子化学形态、无需提供介质的前提下能满足低能耗、无污染要求的离子定域聚集控制方法对于离子处理技术具有重要的应用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种利用电磁场实现溶液中离子定域聚集控制装置及方法，在没有改变离子的化学形态且没有借助介质的前提下，采用电磁场对离子进行定域聚集控制，具有结构简单、成本低、操作方便、能耗低的特点，可用于水处理、电化学加工、表面处理等领域。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种利用电磁场实现溶液中离子定域聚集控制装置，包括流体腔室、第一电极、第二电极、磁体和位置调节器；

所述流体腔室的壁面材料为绝缘材料，其侧壁上间隔设置有流体腔室入口和流体腔室出口；

所述第一电极和第二电极分别覆盖在所述流体腔室的上内壁面和下内壁面，其中一个电极接地，二者之间施加的直流电压差范围为0.001～0.3V；

所述磁体置于所述位置调节器中，且位于所述流体腔室的上方，与流体腔室同轴布置，由所述位置调节器调节其与流体腔室之间的距离。

可选地，所述流体腔室为圆柱形腔室，直径为40～80mm，高为6～16mm，壁厚为0.2～2.0mm。

可选地，所述流体腔室入口、流体腔室出口的长度为流体腔室侧壁45°圆心角对应的弧长。

可选地，所述流体腔室入口与流体腔室出口之间的间隔长度为45°圆心角对应的弧长。

可选地，所述流体腔室入口、流体腔室出口高度与流体腔室高度相同。

可选地，所述磁体下表面距离流体腔室上壁面1～30mm，磁体剩余磁感应强度范围为0.01～10T。