[發明專利]用于水的凈化和再礦化的方法和設備

在審

• 申請號: 201980019107.1
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN111867981A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: S·阿布斯基
• 申請（專利權）人: 格尼弗有限責任公司
• 主分類號: C02F1/08
• 分類號: C02F1/08;C02F1/72;C02F1/76;C02F1/78;B01D1/06;B01D1/22;B01D5/00;C02F1/32;C02F1/68
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 潘飛;鄭建暉

公開了一種用于水凈化和再礦化的方法和設備。所述設備包括多個熱耦合的熱電模塊，以及用于增強質量傳遞和能量傳遞的裝置。所述方法提供了一種節能的水凈化過程。本發明的設備和方法可以用于以適合家庭用水的速率來獲得凈化的和/或再礦化的水。

技術領域

本發明涉及水的凈化和再礦化領域。具體來說，本發明涉及包括熱電單元的用于水的凈化和再礦化的方法和設備。

背景技術

瓶裝水的消耗正以遠高于世界人口的速率增長，一些來源估計和預測,在2005年至2020年之間為8.5％的復合年增長速率。在2016年，以0.7美元每升的平均售價銷售了3000億升的瓶裝水。同年，在美國瓶裝水的銷售量首次超過了碳酸軟飲的銷售量。基本上所有瓶裝水都裝在一次性PET瓶中。這些PET瓶中只有一小部分被回收，并且即便被回收，所述回收的PET最終仍會被丟棄。

海洋中的塑料微粒與PET瓶的廣泛使用相關聯。通常消費者主要是基于瓶裝水的安全性和期望的味道及其氣味，從而選擇瓶裝水。盡管分布在大多數發達國家的自來水滿足了生物安全性的要求，但其可能包含不適宜的污染物，例如各種化學品，以及讓人聯想到氯、氯胺化合物或氯胺化合物衍生物的不適宜的氣味。在發展中國家，來自水龍頭、河流或水井中的可用水甚至不是生物安全的。

在專利文獻中已經描述了用于水的凈化和/或再礦化的方法和設備。

US3,393,130描述了一種使用熱電熱泵來蒸餾鹽水的設備。所述熱電熱泵以同心的方式構造，因此其端部處的熱流動不能被循環。該設備難以用工業規模來制造。

DE102009010672描述了一種池式蒸發器的布置，該池式蒸發器通過熱電元件耦合至冷凝器。所述布置是豎直的，意味著冷凝器被放置在蒸發器上方。這種布置要求冷凝流體被托盤接收，這可能會破壞蒸汽的向上流動，并且在蒸發元件和冷凝元件之間引入不利的間距。池式蒸發器內的自由對流熱流動趨于緩慢，意味著需要較大的溫度梯度，從而導致較低的熱泵效率。而且，所述豎直布置使得有效地閉合熱回路(即，在端部熱表面與端部冷表面之間交換熱量)變得不可能。

US6,893,540描述了一種包括熱電冷卻器的蒸餾單元。該發明要求使水沸騰然后冷凝。然而，已知的是，當熱電冷卻器的兩端部之間的溫度差超過約30℃時，該熱電冷卻器的效率極低。該文獻中描述的對象可以被認為是能源效率低下的。

US4,584,061描述了一種真空脫鹽組織，其中鹽水在真空下沸騰并冷凝，其中冷凝器在蒸發腔室上方。該文獻中公開的對象與先前討論的文獻DE102009010672具有許多相同的缺點。

WO2018/141883描述了一種用于蒸餾水的設備，該設備包括離散的、豎直布置的池內蒸發和冷凝部段，其中僅部分地回收潛熱。由于所述豎直布置，所產生的蒸汽需要向下流動，這在物理上是不利的。此外，所描述的設備在接近100℃下實現蒸發，引起了碳質水垢的形成。該設備包含制冷循環，并且必須由固體金屬塊鑄造或加工而成，這使其不適用于大規模商業應用。

US3,212,999描述了一種設備，該設備包括由熱電有效元件隔開的離散的池內沸騰腔室和冷凝腔室。水蒸汽必須向上流動，然后向下流動進入冷凝腔室中，以產生期望的效果。如所公開的，該設備基本上是不可拆卸的，并且蒸汽的流動受到嚴格限制。

WO1999/067004描述了一種用于凈化液體和冷卻液體的設備和方法，包括與同一熱電有效元件接觸的兩個離散的蒸發腔室和冷凝腔室。盡管聲稱該設備是模塊化的，但是應理解的是，通過將若干個這些設備放置在一起可以實現其模塊化。

WO2001/045816描述了一種用于通過使入口水在97℃至100℃之間的溫度下池內沸騰來蒸餾水的設備，該設備通過在同一熱電有效元件上耦合沸騰和冷凝。預計水蒸汽將在復雜的結構中流動，所述復雜結構涉及若干個向上和向下的尖銳拐角，這對于所有實際應用來說被認為是不利的。