[發(fā)明專利]一種簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置

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• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112110508A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寧;杜志強;陳洋;孫晨;仝奇昆;李先峰;高宏坤
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置，屬于水蒸發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。主要由聚光透鏡、蒸發(fā)冷凝罩、集水裝置以及水熱蒸發(fā)裝置組成。且蒸汽冷凝罩和蒸發(fā)水收集裝置設(shè)計為帶有中間層的雙層結(jié)構(gòu)，排出空氣后該裝置體積會變小，便于攜帶。該裝置依靠浮力作用漂浮在水面，由吸水性強的毛細(xì)吸水條吸收水分到光熱轉(zhuǎn)換層；光熱轉(zhuǎn)換層為深色且耐高溫的吸光材料；聚光透鏡為凸透鏡，可以將光熱轉(zhuǎn)換過程中的光源聚集之后照射在光熱轉(zhuǎn)換層。聚光透鏡可以實現(xiàn)光的高效利用，進而提高光熱轉(zhuǎn)換效率。在高溫作用下水汽化后在冷凝罩的內(nèi)壁液化，然后收集。從而實現(xiàn)污水凈化、海水脫鹽等應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置。

背景技術(shù)

利用水蒸發(fā)的方式，可實現(xiàn)廢水的重復(fù)利用、海水淡化。從而緩解當(dāng)前全球淡水資源短缺的問題。

傳統(tǒng)的太陽能水蒸發(fā)裝置是通過太陽光直射使液態(tài)水氣化，但由于水對光的吸收能力較差，且這種方式針對的水體體積大，散熱快，因此對太陽光的利用率較低。為了提高太陽光利用率，提高蒸發(fā)速率。近年來，大量的研究者投身于光熱轉(zhuǎn)換材料的研究中。光熱轉(zhuǎn)換材料對于提升光利用率、加快水熱蒸發(fā)速率來說固然重要。但是找到一種合適的輔助工具也很重要。

在戶外旅行、野外訓(xùn)練以及行軍過程中經(jīng)常會遇到可直接飲用水的缺乏，而傳統(tǒng)的水凈化裝置體積太大，不方便攜帶。所以急需一種簡單便攜而且能快速制備凈水的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為提高光熱轉(zhuǎn)換過程中太陽光的利用率，解決水蒸發(fā)裝置攜帶困難的問題。本發(fā)明提供了一種簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置。可用于生活污水、工業(yè)廢水以及江河湖水的凈化，同時也可同于海水淡化處理。而且攜帶方便，適用于戶外旅行、野外訓(xùn)練以及行軍過程。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置，該裝置自上而下包括：聚光裝置、蒸發(fā)冷凝罩、蒸發(fā)水收集裝置、蒸發(fā)發(fā)生裝置等主要部件。蒸發(fā)發(fā)生裝置依靠毛細(xì)吸水觸角吸收水分至蒸發(fā)層，通過太陽光給蒸發(fā)層加熱，另外在聚光透鏡的作用下將陽光聚集之后打在蒸發(fā)層表面達到加熱的效果。水在蒸發(fā)層汽化后到達蒸發(fā)冷凝罩液化，隨后流入收集裝置。通過聚光透鏡的作用實現(xiàn)高效的水熱蒸發(fā)。考慮到凸透鏡的下端可能會有水滴掉落，本發(fā)明設(shè)計了引流棒。為了實現(xiàn)方便攜帶的特征，本發(fā)明將蒸發(fā)冷凝罩、蒸發(fā)水收集裝置設(shè)計為帶有中間層的雙層結(jié)構(gòu)。

所述聚光裝置為透明凸透鏡。材質(zhì)包含但不限于玻璃、亞克力及其他聚合物材料等優(yōu)異的透光材料。

所述蒸發(fā)冷凝罩為透明圓臺狀。材質(zhì)包含但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)等透明光滑且溫度隨陽光照射變化不大的材料。

所述蒸發(fā)水收集裝置上表面為環(huán)形凹陷狀，分布有集水孔。出水孔分布在下表面。材質(zhì)包含但不限于聚丙烯、聚氯乙烯等聚合物材料。

所述蒸發(fā)發(fā)生裝置自上而下依次為蒸發(fā)層、帶有吸水條的吸水層和支撐臺，蒸發(fā)發(fā)生裝置中的支撐臺與蒸發(fā)水收集裝置之間通過螺紋銜接。支撐臺的材質(zhì)包含但不限于聚丙烯、聚氯乙烯等具有一定強度且耐高溫(大于100℃)的聚合物材料，也可以是不銹鋼金屬網(wǎng)。

所述吸水層下表面帶有強吸水材料的毛細(xì)吸水條，所述吸水層和毛細(xì)吸水條材質(zhì)包含但不限于超親水聚合物纖維編織物、吸水纖維、吸水棉線、吸水紙等。所述光熱轉(zhuǎn)換層的材料包含但不限于金屬材料、半導(dǎo)體材料、碳基材料以及陶瓷和有機聚合物等，將這些材料與纖維或水凝膠有效結(jié)合可進一步提高光熱轉(zhuǎn)換效果。

所述引流棒將凸透鏡最低點與蒸發(fā)冷凝罩內(nèi)壁連接，將水蒸發(fā)過程中透鏡下方的水滴最終引導(dǎo)到蒸發(fā)水收集裝置中。所述引流棒的材質(zhì)包含但不限于天然纖維、合成纖維、塑料等柔軟且無毒材料。

附圖說明：

圖1為簡單便攜利用太陽能快速制備凈水的裝置的模擬圖。