Способ очистки воды и устройство

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО Способ и устройство для обработки воды, согласно которым подаваемая вода, содержащая растворенные вещества, поставляется по меньшей мере к одной поверхности обработки. Электрическое поле создается вблизи поверхности обработки для установления слоя гидратации благодаря биполярной природе молекул воды. Затем вода экстрагируется из слоя гидратации. Такая экстракция может осуществляться с помощью осмоса или путем удаления элемента (элементов) из подаваемой воды, на которых есть вода из слоя гидратации, затем вода из слоя дегидратации экстрагируется из элемента (элементов). Способ предназначен для уменьшения потребления энергии с целью получения питьевой воды из морской воды. 017489 Настоящее изобретение относится к способу и устройству для очистки воды. Данное техническое решение было создано для снижения потребления энергии при такой обработке для целей обессоливания морской воды для получения питьевой воды. Во многих частях мира единственный способ, которым можно ответить на потребность в питьевой воде, это обессоливание морской воды, поскольку нет других приемлемых источников воды. К сожалению, известные способы обессоливания потребляют большое количество энергии, что отягощает рабочие проблемы потребления энергии. Известны два главных способа обессоливания. Первый - это дистилляция, в котором соленая подаваемая вода нагревается для получения пара, который затем конденсируется с получением воды требуемого качества. Обычно на каждые 100 галлонов используемой морской воды от 15 до 50 галлонов пресной воды можно получить, причем отработанный остаток - это концентрированный соляной раствор,содержащий более высокое количество растворенных твердых веществ, чем в начальной морской воде. Такой отработанный концентрированный солевой раствор подлежит возврату обратно в море. Другой основной способ, использующийся в дистилляции, это обратный осмос, при котором забираемая морская вода подается по одну сторону полупроницаемой мембраны и подвергается высокому давлению. Молекулы соли не проходят через мембрану, а вода проходит, так что вода по другую сторону мембраны из морской воды является продуктом, пригодным к употреблению. Очевидно, что потребление энергии, связанное с дистилляцией, высоко, но давление, требуемое для функционирования способа обратного осмоса, настолько высоко, как и энергопотребление. Следовательно, целью данного изобретения является обеспечение очистки воды, например обессоливание, таким образом, чтобы снизить энергопотребление. Согласно одному аспекту изобретения предлагается способ обработки воды для получения относительно очищенной воды из подаваемой воды, содержащей растворенные вещества, включающий в себя создание электрического поля для образования слоя гидратации молекул воды в подаваемой воде и экстрагирование воды из слоя гидратации. Предпочтительно способ включает в себя поставку подаваемой воды по меньшей море к одной поверхности обработки; создание электрического поля для образования слоя гидратации вблизи поверхности (поверхностей) и экстрагирование воды из слоя гидратации вблизи поверхности (поверхностей). Изобретение также предполагает наличие устройства для обработки воды с получением относительно очищенной воды из подаваемой воды, содержащей растворенные вещества, содержащее средство для создания электрического поля в подаваемой воде для образования в ней слоя гидратации и средство для экстрагирования воды из слоя гидратации. Могут быть средства для доставки подаваемой воды к по меньшей мере одной поверхности обработки; средство для создания электрического поля вблизи от поверхности (поверхностей) обработки и средство для экстрагирования воды в слое гидратации вблизи от поверхности (поверхностей). В изобретении используется тот принцип, что при воздействии электрического поля, например, рядом с поверхностью, имеющей электрический заряд, молекулы воды ориентируются в соответствии с полем и поскольку молекулы биполярны, структура связей водорода в молекулах воды меняется. Вокруг заряженной части устанавливается оболочка гидратации, содержащая тонкий слой ориентированных молекул воды. Толщина слоя, в смысле молекул, зависит от величины заряда. В слое гидратации молекулы воды исключают другие молекулы и ионы. Таким образом, хотя слой гидратации тонок, и толщина составляет только несколько молекул (толщина зависит от напряженности электрического поля на поверхности), вода в слое гидратации это в принципе чистая вода, которую можно экстрагировать для использования с намного меньшим потреблением энергии при такой экстракции, чем при отсутствии слоя гидратации. Хотя установление электрического поля предполагает некоторое потребление энергии, общий результат заключается в уменьшении энергопотребления. Поверхность или поверхности обработки, в зоне которых создано электрическое поле, могут содержать полупроницаемую мембрану, и воду из слоя гидратации вблизи нее можно экстрагировать путем приложения к подаваемой воде давления для вызова осмотического течения воды в слое гидратации через мембрану. Затем вода, которая находится по другую сторону мембраны из подаваемой воды, пройдя через мембрану, принципиально очищается, например обессоливается. Если экстракция воды из слоя гидратации осуществляется с помощью осмоса, давление, требуемое для создания такого осмоса, намного меньше того, которое требуется для традиционного обессоливания посредством обратного осмоса. Поэтому энергопотребление в процессе обессоливания можно значительно снизить. Электрическое поле на поверхности обработки можно создать путем приложения к ней электрического заряда или к электроду рядом с поверхностью. Заряд можно прилагать в виде прямоугольного сигнала, включающего прямоугольные импульсы, разделенные промежутками (или нулевым сигналом). Преимущество использования такой формы колебаний для создания электрического поля вблизи поверхности состоит в том, что во время импульсов электрическое поле прилагается быстро и устанавливается слой гидратации (что занимает конечное, хотя и небольшое время). Во время промежутков ме-1 017489 жду импульсами слой гидратации высвобождается и способен проходить через мембрану под давлением. Далее изобретение будет описано на примерах со ссылками на сопроводительный чертеж, на котором представлен вид в перспективе варианта осуществления устройства для выполнения способа данного изобретения. На чертеже изображен вариант осуществления устройства согласно изобретению. Он содержит полый цилиндрический корпус 10, имеющий торцевые крышки 11, 12, соответственно соединенные с корпусом 10 и закрепленные болтами герметичных соединений с фланцами 13, 14. Торцевые крышки 11, 12 имеют соответствующие трубки 15, 16, одна из которых предназначена для впуска подаваемой воды в устройство для обработки и другая для ее выпуска. На концах корпуса 10 имеются трубные решетки 17,18, и между этими двумя решетками проходит ряд трубчатых обрабатывающих элементов 20, которые включают в себя полупроницаемые мембраны, позволяющие обратный осмос между их внутренней и внешней поверхностью. В своей средней области корпус 10 имеет выпускную трубу 21, сообщающуюся с пространством, окружающим трубчатые элементы 20 между трубными решетками 17, 18. Внутри каждого из трубчатых элементов 20 расположен спиральный электрод, лежащий совсем рядом с ее внутренней поверхностью, как показано в 22. При работе подаваемая вода, например морская вода, вводится через одну из трубок 15, 16 и проходит через трубчатые элементы 20 для выпуска через другие трубки 15, 16. Напряжение с прямоугольными колебаниями, содержащее прямоугольные импульсы с промежутками между ними, прилагается к электродам 22. Во время прохода таких импульсов образуются слои гидратации на электродах вблизи от внутренних поверхностей трубчатых элементов 20. В промежутках между импульсами прямоугольной формы выпускается чистая вода слоя гидратации, способная пройти через мембраны элементов 20. Поддерживается достаточное давление в подаваемой воде для эффектного осуществления осмотического переноса воды в слое гидратации для эффективного занятия своего места. Пройдя через мембраны трубчатых элементов 20, очищенная вода в слое гидратации выпускается через трубку 21. Подаваемая вода,выпускаемая из устройства, находится в ходе более высокой концентрации соляного раствора, которая вводится в устройство. В возможной альтернативе электроды 22 можно заменить созданием внутренней поверхности трубчатых элементов 20 с пористым проводящим слоем, так что слой гидратации устанавливается на внутренней поверхности элементов 20, а не близко к ней, как в случае спиральных электродов 22. Пористый проводящий слой, создающий как можно большую площадь, на которой можно установить слой гидратации, можно обеспечить проводящим пенопластом с открытыми ячейками. При использовании в этом описании и формуле изобретения термины содержит и содержащий и их вариации означают, включены ли конкретные признаки, этапы или целые числа. Эти термины нельзя толковать с исключением присутствия других признаков, этапов или компонентов. Признаки, раскрытые в предыдущем описании или в последующей формуле изобретения, или в сопроводительных чертежах, выраженные в их конкретных формах или в терминах средств для выполнения раскрытой функции, или способ или процесс достижения раскрытого результата, смотря что уместно, могут по отдельности или в любой комбинации таких признаков использоваться для реализации изобретения в его различных формах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки воды для получения относительно очищенной воды из подаваемой воды, содержащей растворнные вещества, включающий доставку подаваемой воды по меньшей мере к одной поверхности обработки; создание электрического поля на или в зоне поверхности обработки для создания слоя гидратации молекул воды в подаваемой воде в зоне поверхности обработки и экстрагирование слоя гидратации воды из зоны поверхности обработки. 2. Способ по п.1, в котором поверхность обработки, на или в зоне которой создано электрическое поле, содержит полупроницаемую мембрану, и вода из слоя гидратации экстрагируется при создании потока воды гидратации через мембрану. 3. Способ по п.2, в котором электрическое поле у поверхности обработки создатся путм сообщения электрического заряда поверхности или электроду, расположенному рядом с ней. 4. Способ по п.3, в котором электрический заряд сообщают в виде прямоугольных импульсов. 5. Устройство для обработки воды для получения относительно очищенной воды из подаваемой воды, содержащей растворнные вещества, включающее по меньшей мере одну подложку, на поверхность которой поставляется подаваемая вода; средство для создания электрического поля в подаваемой воде в зоне поверхности для образования в ней слоя гидратации и средство для экстрагирования воды в слое гидратации в зоне поверхности. 6. Устройство по п.5, в котором, по меньшей мере, в зоне поверхности обработки расположена полупроницаемая мембрана и имеется средство для подачи давления на подаваемую воду для создания потока воды из слоя гидратации через мембрану. 7. Устройство по п.6, в котором полупроницаемая мембрана имеет электропроводящий элемент для приложения электрического заряда для создания электрического поля.-2 017489 8. Устройство по п.6, содержащее электрод рядом с полупроницаемой мембраной для создания вблизи не электрического поля. 9. Устройство по п.7 или 8, содержащее средство для подачи прямоугольного сигнала к мембране или электроду.