一种空气中取水及净化装置 |
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| 申请号 | CN201710462885.0 | 申请日 | 2017-06-19 | 公开(公告)号 | CN107268716A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 电子科技大学; | 发明人 | 赵青; 梁高峰; 张雷军; 焦蛟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 淡 水 获取技术类领域，具体提供一种空气中取水及 净化 装置，用以克服现有 淡水 获取及净化设备结构复杂、笨重、成本高昂等 缺陷 。本发明包括取水结构和净化结构，所述净化结构为一个储 水壶 结构，其上端设置有进水口、中部设置有过滤隔层，下端设置有出水口；所述取水结构呈倒立的“伞”状，由伞形骨架与包覆其上的 吸附 面共同构成；所述取水装置采集水通过伞形骨架中心的伞尖流入进水口。本发明中的取水结构可收放，不用时收缩、用时撑开，体积小便于携带；净化结构可单独使用，用于净化污水；整个结构构造简单，便于携带，能够满足在干旱环境或者污水环境中的基本生存用水要求，在沙漠生存、单兵装备、污 水处理 方面有广泛的应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种空气中取水及净化装置，包括取水结构和净化结构，其特征在于，所述净化结构为一个储水壶结构，其上端设置有进水口、中部设置有过滤隔层，下端设置有出水口；所述取水结构呈倒立的“伞”状，由伞形骨架与包覆其上的吸附面共同构成；所述取水结构采集水通过伞形骨架中心的伞尖流入进水口。 |
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| 说明书全文 | 一种空气中取水及净化装置技术领域[0002] 水是生命之源，是人类生存所必须的基本物质。目前世界上已有100个国家缺水，26个国家严重缺水(包括中国)，40％的人口遭受缺水之苦。而一般情况下，成年人体重的 64.7％由水组成；人体轻度缺水时，就会出现口渴感和少尿；中度缺水时，则口渴唇干，尿量甚少和四肢无力；重度缺水时，体力和脑力劳动效率显著降低，并出现幻觉、狂躁、眼眶下陷、皮肤起皱纹，昏迷直至死亡。 [0003] 沙漠是最典型的缺水地区，沙漠地区面积几乎占陆地面积的一半，人口占世界人口的10％，而且沙漠中蕴藏着丰富的矿产资源和化石能源。但在沙漠地带生存，人体由于出汗等蒸发的水量较大，需要保证水源的稳定可靠；地下水源的极度缺乏给当地的居民生活、工业生产、科研活动等造成巨大挑战，而远距离运输水成本太高又难以持续。另外，在一些地区由于工业生产、环境恶化等因素造成水源水质破坏而不能直接饮用，同样面临淡水供应的问题，这严重制约着当地的社会稳定、经济发展。因此，亟待开发简单、经济、环保、节能的淡水获取技术；尤其是在极度恶劣缺水环境中面临生命危险时，简单、便携的取水装置将可以大大提高单个或者多个人员的生产几率。 [0004] 解决淡水供给的最方便、可靠的方法是直接从空气中取水，因为其大气中却拥有相当多的水蒸汽，是一个巨大的淡水源；当环境中温度升高时，地表水量会因蒸发而减少，空气中则会积累大量的水分子，绝对含湿量会增加；而且由于大气环流作用，即使在严重缺水的沙漠地区，因为昼夜温差很大，尤其是夜间，沙漠温度低，湿度则维持在相对较高水平。因此，在没有地表淡水资源或者淡水资源受到污染的情况下，空气是我们获取淡水的主要来源；结构简单、成本低廉、便携的空气取水装置可实现就地解决饮用水，为野外生存提高必需的水量，保证人民正常的生理机能。 [0005] 2004年，上海交通大学公开了一种空气中取水的设备(专利号：200410016871)，包括压缩机、制水器、杀菌紫外灯和活性炭净化器等，经压缩机压缩后的制冷剂，经冷凝器冷凝后，通过毛细管节流进入制水器内蒸发吸热，外界空气通过风机与制水器强制对流换热，其中的水分在制水器外凝结后流入制水器下部的接水盘中，接水盘上方的杀菌紫外灯对水盘中的水进行杀菌消毒，然后通过活性炭净化器过滤后分别流入热、冷饮水两个储水器中；该设备需要利用多种能量转换，各种电气电子设备造成整体结构笨重、昂贵，不利于携带。 [0006] 2017年，加州大学伯克利分校与麻省理工学院共同研制了一种空气取水设备，利用金属锆与己二酸研制出一种叫“金属有机框架”的细沙状多孔材料，并把这种材料制成了吸水器，细沙状多孔材料被夹在一块太阳能吸收器与一块冷凝板中间；设备工作时，细沙状多孔材料从空气中吸附水蒸气，太阳能板负责加热，促使水蒸气释放进入冷凝板，在冷凝板上凝结成液态水，最后滴入用于收集水的容器中；该装置结构复杂，且所用材料昂贵，尤其是所用吸水材料尚处于实验室开发阶段。 发明内容[0007] 本发明的目的在于针对现有淡水获取及净化设备结构复杂、笨重、成本高昂等缺陷，提供一种空气中取水及净化装置；该装置构造简单、便于携带，能够满足在干旱环境或者污水环境中的基本生存用水要求，在沙漠生存、单兵装备、污水处理方面有广泛的应用前景。 [0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为： [0009] 一种空气中取水及净化装置，包括取水结构和净化结构，其特征在于，所述净化结构为一个储水壶结构，其上端设置有进水口、中部设置有过滤隔层，下端设置有出水口；所述取水结构呈倒立的“伞”状，由伞形骨架与包覆其上的吸附面共同构成；所述取水结构采集水通过伞形骨架中心的伞尖流入进水口。 [0010] 进一步的，所述吸附面为编织的网状结构，网丝直径为0.2～0.5毫米，网眼1～2倍于网丝。 [0013] 所述伞形骨架具有开合功能，相应的吸附面为柔软面，进而所述取水结构具备开合功能；伞形骨架打开即可撑开吸附面(伞面)、收缩即可闭合吸附面(伞面)。 [0015] 更进一步的，所述取水结构与净化结构能够拆分后单独使用，其中净化结构用于污水净化。 [0016] 本发明的工作原理为：利用伞形骨架和吸附面面材料较高的散热特性，使流经其表面的空气降温、水分子冷凝成水滴，并在吸附面(伞面)逐渐汇聚，最后沿着伞面流到中心伞尖，通过进水口流入储水壶(净化结构)；经过其中过滤隔层过滤出纯净水，从下端出水口即可直接饮用。另外，所述的净化结构可以单独用于污水水质净化；受污染的水源直接从上端流入储水壶，通过隔层过滤净化，即可在下端出水口饮用。 [0017] 本发明的有益效果在于： [0018] (1)所述的空气取水及净化装置中的取水结构可收放，不用时收缩、用时撑开，体积小便于携带； [0019] (2)所述的空气取水及净化装置中的净化结构可单独使用，污水可直接倒入，经过滤后即可饮用； [0021] 图1为本发明的空气取水及净化装置结构示意图，其中：1为伞形结构骨架，2为伞形吸附面，3为储水壶，4为过滤层。 具体实施方式[0022] 下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例对领域的技术人员即可以实现本发明权利要求的全部内容。 [0023] 实施例1 [0024] 本实施例提供一种空气中取水及净化装置，包括取水结构和净化结构，所述净化结构为一个储水壶结构3，其上端设置有进水口、中部设置有过滤隔层4，下端设置有出水口；所述取水结构呈倒立的“伞”状，由伞形骨架1与包覆其上的吸附面2共同构成；所述取水装置采集水通过伞形骨架中心的伞尖流入进水口。本实施例中，伞形骨架采用铝合金制成，撑开时的边缘半径约为50厘米；吸附面采用铜丝绒编织的网状结构，网丝直径为0.2～0.5毫米，网眼1～2倍与网丝，距离伞形骨架尖端(中心伞尖)位置1厘米以内不包覆；储水壶为圆柱体，上部可以为束口型，其高度约20厘米，柱体直径约10厘米，上端有开口、直径约2厘米(略大于伞形骨架尖端未包覆吸附面的区域)；储水壶下部侧边凸出，且有开口，直径约2厘米；过滤隔层在储水壶(3)中部，其厚度1～2厘米。 [0025] 在沙漠环境中，将取水部分到插入净水部分上端进水口，并放置于湿润空气中；通过具有较大空气接触面的伞形结构凝结空气中的水分子，并通过伞形结构尖端流入下面储水壶；之后，在储水壶中通过水的自身重力渗透通过过滤隔层，进入低端出水口，打开下端出水口即可饮用。 [0026] 实施例2 [0027] 在污染的水源附件，将取水部分收起来，单独使用净水部分；将水从上端进水口直接倒入储水壶中，利用水的自身重力，使其渗透通过由氧化石墨烯膜制成的过滤隔层，进入低端出水口，打开下端出水口即可饮用。 [0028] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列；本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。 |
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