[發明專利]一種基于樹木仿生的海水淡化系統

在審

• 申請號: 201911376085.2
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN110950404A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 張莉彥;莫振宇;李好義;張鋒華;劉勝超;劉曉榮;潘玉龍;王華林;鄭欣;單海波;陳劍;楊衛民;閻華;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;上海炬通實業有限公司;江蘇宇鵬新材料科技發展有限公司;江蘇炬通新材料有限公司
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D61/36;B01D69/02;B01D67/00;C02F103/08
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本發明公開了一種基于樹木仿生的海水淡化系統，主要包括淡水儲槽、半球殼收集裝置、仿生葉片、仿生樹干、支撐桿和仿生樹根，半球殼收集裝置由半球殼、半圓環體殼和淡水導管組成，半球殼底與環形凹槽通過內外螺紋連接，凹槽底部低于仿生葉片，半球殼收集裝置通過支撐桿與仿生樹跟頂板外伸端連接固定，半球殼收集裝置整體傾斜；仿生葉片由葉片頂蓋、仿生葉片親水纖維膜、支撐板、仿生樹干內親水纖維和底蓋組成，仿生樹干由纖維膜和塑料管組成，仿生樹根由樹根周板、頂板、底板、泡沫浮板、吸水海綿組成。本發明相比于現有的海水淡化裝置，成本低、可提高能量轉化效率、裝置結構簡單、操作方便、可持續工作，將為海水淡化提供了一種全新的方式。

技術領域

本發明涉及一種基于樹木仿生的海水淡化系統，涉及一種親水纖維對水分的輸運和界面蒸發的裝置，屬于清潔能源應用領域。

背景技術

海洋中水分儲備充足，但是由于海水中還有多樣鹽，使得海水不能直接使用。海水淡化技術可以解決海水無法直接使用的問題，緩解我國淡水資源短缺的問題。從海水中取得淡水的過程為海水淡化。傳統方式法有海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法、以及碳酸銨離子交換法。但這些方法都會對能源、人力進行消耗，且成本較高。目前有一種提出海水淡化裝置(專利號：CN110407271A)利用擠壓結構、加熱支架、循環結構對海水進行流動循環，在管道內快速蒸發，但這樣會使能源消耗加大；還有一種海水淡化裝置(專利號：CN110143633A)利用太陽能電池將太陽能轉化成電能，但存在結構復雜、成本較高、能量轉化效率低的問題；也有一種風能海水淡化系統(專利號：CN108675402A)是將風能轉化成電能進行海水淡化，也存在結構復雜、能量轉化效率低。

基于大自然的啟發，本專利提出一種基于樹木仿生的海水淡化系統。采用納米長纖維束作為類似于植物根系及導管的水分自然輸運系統，然后將水分輸送到各分支纖維束末端，在各分支纖維末端連接具有高親水和高吸熱能力的中華墨改性親水纖維，在仿生樹系統頂部覆蓋具有收集裝置，并用水管連接淡水儲槽。可最大限度實現光熱吸收體與被處理水體的間接接觸，即減少單位光吸收體面積的熱容量，最終提高了高效光熱轉化率和加速光熱驅動的蒸騰作用。

本專利通過親水纖維的毛細作用對水分實現反重力運輸到蒸發材料界面，使海水在仿生葉片表面進行“蒸騰作用”，從而實現了海水淡化，這種方法整體結構簡單、操作方便、節約能源、以及可長時間工作。

發明內容

本發明提出一種基于樹木仿生的海水淡化系統，利用纖維的親水性，將海水縱向運輸至葉面，通過水分的蒸發凝結，變成淡水。本發明的系統整體結構簡單、操作簡單、節約能源以及可長時間連續進行海水淡化。

本發明一種基于樹木仿生的海水淡化系統，主要包括淡水儲槽、半球殼收集裝置、仿生葉片、仿生樹干、支撐桿和仿生樹根，半球殼收集裝置由半球殼、半圓環體殼、淡水導管組成，半球殼底與環形凹槽通過內外螺紋連接，凹槽底部低于仿生葉片，半球殼收集裝置通過支撐桿與仿生樹跟頂板外伸端連接固定，半球殼收集裝置整體傾斜；仿生葉片由葉片頂蓋、仿生葉片親水纖維膜、支撐板、仿生樹干內親水纖維和底蓋組成，仿生葉片親水纖維膜包裹在支撐板外側，仿生樹干上端親水纖維伸出一段長度，仿生樹干親水纖維與仿生葉片親水纖維接觸.葉片頂蓋與底蓋將內部纖維夾住，在周圍孔通過塑料螺栓螺母固定；仿生樹干上端外伸出的纖維膜與仿生葉片的纖維膜接觸通過夾緊片夾緊，使得仿生葉片與仿生樹干連接，仿生葉片互不遮擋；仿生樹干由纖維膜和塑料管組成，仿生樹干塑料管下端螺紋與仿生樹根頂板螺紋孔配合連接。仿生樹根由樹根周板、頂板、底板、泡沫浮板、吸水海綿組成，樹根周板、頂板、底板互相嵌入組裝，通過仿生樹根的頂板外伸端將泡沫浮板下壓固定使整體漂在水面上。