一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器
阅读：1发布：2022-01-31
专利汇可以提供一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种处理尿液作为应急 水 源的方法及便携式净水器，包括储液槽， 超滤 膜，该便携式净水器还包括 活性炭 滤芯 、一个 阳极 电极 和一个 阴极 电极，阳极电极和阴极电极固定于所述储液槽的内壁上，用于通过 电解 的方式将尿液中的氯离子转化为氯气；超滤膜和活性炭滤芯安装于便携式净水器的出水口处，超滤膜用于去除尿液中的病毒和高分子有机物，活性炭滤芯用于过滤电解之后产生的余氯。本发明解决了目前便携式净水器上无法处理尿液中尿素的问题，在不添加任何化学药剂的前提下，为尿液的回用解决味觉和嗅觉的问题，为人们在极端缺水条件下提供更长的生存时间和获救时间。，下面是一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器专利的具体信息内容。
1.一种处理尿液作为应急水源的便携式净水器，包括储液槽和超滤膜，其特征在于，所述的便携式净水器还包括活性炭滤芯、一个阳极电极和一个阴极电极，所述的阳极电极和阴极电极固定于所述储液槽的内壁上，用于通过电解的方式将尿液中的氯离子转化为氯气；
所述的超滤膜和所述的活性炭滤芯安装于所述净水器的出水口处，所述的超滤膜用于去除尿液中的病毒和高分子有机物，所述的活性炭滤芯用于过滤电解之后产生的余氯。
2.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的阳极电极和阴极电极为钛基底镀铂的材质，所述的超滤膜为超滤膜丝。
3.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的阳极电极和阴极电极为长8cm和宽4cm的半圆形电极。
4.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的储液槽为透明硬质塑料材质，所述的储液槽上标有刻度，用于根据不同的尿液体积选择不同的电解时间。
5.根据权利要求4所述的净水器，其特征在于，所述的储液槽的储液体积为450mL，对应刻度为0～150mL、150～300mL和300～450mL的电解时间分别为10min、20min和30min。
6.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的净水器的外侧面还安装有太阳能感光板，用于利用太阳能给所述净水器充电。
7.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的净水器采用恒电位4.5V的运行方式。
8.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的净水器还包括可充电式锂电池和USB接口，所述的可充电式锂电池安装在所述净水器的底部，所述的USB接口安装于所述净水器的侧下方，所述的USB接口用于通过外部电源对所述锂电池充电，所述锂电池用于对所述净水器供电。
9.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述的净水器还包括瓶盖，所述的瓶盖安装于所述储液槽的上部，用于通过打开所述瓶盖将尿液装入所述净水器中。
10.一种权应用利要求1-9任一项所述的净水器处理尿液作为应急水源的方法，其特征在于，包括：
通过净水器的阴极电极和阳极电极对净水器中的尿液进行电解，去除尿液中的尿素；
电解后的尿液通过超滤膜，去除尿液中的病毒和高分子有机物；
饮用时，去除病毒和高分子有机物的尿液通过出水口的活性炭滤芯，去除尿液中的余氯，最终得到能够饮用的水源。
一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器
技术领域
背景技术
[0002] 目前现有技术中的便携式净水器能够对江、河、湖、泊和沟渠等水源进行过滤，过滤后的水可以直接饮用，应用于户外旅游、探险运动、军队战备、应急救生、野外作业、以及地震和水灾等自然灾害环境下。现有技术中的便携式净水器已能够实现以下的功能：(1)去除颜色，除浊除异味；(2)安全去除水中藻类、虫类、尘埃等悬浮污染物；(3)彻底去除水中原生物，如：鞭毛虫、隐孢子虫、痢疾变形虫，有效阻挡水中传播疾病的大部分微生物，防止腹泻、痢疾、伤寒和霍乱等疾病的发生；(4)有效去除水中大肠杆菌、黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、霍乱菌和军团杆菌等致病菌；(5)有效去除水中有害的溶解性重金属离子，如：铝、铬、镉和砷等；(6)有效去除水中大分子有机微污染物。在江、河、湖、泊和沟渠等水源地充沛的地理环境下，这些便携式净水器为人们解决野外生存所必须的水体净化问题起到了不可或缺的作用。
[0003] 但是，目前便携式净水器的过滤方式为“PP棉+超滤膜”，超滤膜只能截留分子量很大的有机物，对分子量为60的有机物尿素的截留率几乎为零。人们在野外生存过程中，如果没有遇到江、河、湖、泊和沟渠等水源地，那么人体排泄的尿液将是一种救急时的水源。人体尿液中含有95％以上的水分，在没有找到其他水源的极端条件下，如果能够将人体的尿液进行处理后饮用，对于维持人体的水分起到至关重要的作用，能够为人们提供更长的生存时间或获救时间，但是尿液除了含有95％的水分之外，还有2％的尿素，1.5％的氯化物及1.5％的其他成分，如果需要将尿液处理后回用，就需要在不增加盐浓度的前提下，将2％的尿素去除掉。目前，现有技术中的便携式净水器还没有能够实现尿液处理回用的功能，即还不能实现将尿液中的尿素去除的功能。
发明内容
[0004] 本发明提供了提供了一种处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器，以解决上述问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0006] 本发明的一方面提供了一种处理尿液作为应急水源的便携式净水器，包括储液槽和超滤膜，所述的便携式净水器还包括活性炭滤芯、一个阳极电极和一个阴极电极，所述的阳极电极和阴极电极固定于所述储液槽的内壁上，用于通过电解的方式将尿液中的氯离子转化为氯气；
[0007] 超滤膜和活性炭滤芯安装于所述净水器的出水口处，所述的超滤膜用于去除尿液中的病毒和高分子有机物，所述的活性炭滤芯用于过滤电解之后产生的余氯。
[0009] 进一步地，阳极电极和阴极电极为长8cm和宽4cm的半圆形电极。
[0010] 进一步地，储液槽为透明硬质塑料材质，所述的储液槽上标有刻度，用于根据不同的尿液体积选择不同的电解时间。
[0011] 进一步地，储液槽的储液体积为450mL，对应刻度为0～150mL、150～300mL和300～450mL的电解时间分别为10min、20min和30min。
[0013] 进一步地，净水器采用恒电位4.5V的运行方式。
[0014] 进一步地，净水器还包括可充电式锂电池和USB接口，所述的可充电式锂电池安装在所述净水器的底部，所述的USB接口安装于所述净水器的侧下方，所述的USB接口用于通过外部电源对所述锂电池充电，所述锂电池用于对所述净水器供电。
[0015] 进一步地，净水器还包括瓶盖，所述的瓶盖安装于所述储液槽的上部，用于通过打开所述瓶盖将尿液装入所述净水器中。
[0016] 本发明另一方面提供了处理尿液作为应急水源的方法，其特征在于，包括：
[0017] 通过净水器的阴极电极和阳极电极对净水器中的尿液进行电解，去除尿液中的尿素；
[0018] 电解后的尿液通过超滤膜，去除尿液中的病毒和高分子有机物；
[0019] 饮用时，去除病毒和高分子有机物的尿液通过出水口的活性炭滤芯，去除尿液中的余氯，最终得到能够饮用的水源。
[0020] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器，利用电化学方法，在不添加任何化学药剂的前提下，通过电解尿液中的氯化物，利用产生的次氯酸钠将尿液中的尿素去除掉，解决目前便携式净水器上无法处理尿液中尿素的问题，为尿液的回用解决味觉和嗅觉的问题，为人们在极端缺水条件下提供更长的生存时间和获救时间。
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为实施例1的一种处理尿液作为应急水源的便携式净水器的结构图；
[0024] 图2为实施例2的一种净水器处理尿液作为应急水源方法的工艺流程图。
[0025] 附图说明：
[0026] 1吸嘴 2 瓶盖 3 太阳能感光板 4 钛镀铂阳极电极[0027] 5电解总开关 6 USB接口 7 锂电池 8 电解强度档位[0028] 9钛镀铂阴极电极 10 超滤膜丝 11 储液槽 12 活性炭滤芯具体实施方式
[0029] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0030] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0031] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0032] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0033] 本发明实施例的处理尿液作为应急水源的方法及便携式净水器，旨在通过电解的方式去除尿液中的尿素，为人们在极端缺水条件下提供更长的生存时间和获救时间。
[0034] 实施例1
[0035] 人体尿液的一般成分为：95％的水分，2％尿素，1.5％氯化物(氯化钠及氯化钾)，1.5％的其他物质。尿素在细菌的作用下，分解出氨气等刺激性难闻气体，因此，如果需要将尿液处理后饮用，需要将2％的尿素除掉。由于尿素的分子量为60，一般的便携式净水器使用的超滤膜根本无法对其进行截留，因此，需要在不添加任何化学药品的前提下，利用更加绿色安全的方法对尿素进行处理。
[0036] 由于尿素分子中含有两个氨基，这两个氨基在次氯酸的作用下，容易被氧化，这种方法类似于折点加氯的氧化，能够很容易将尿素氧化为氮气、二氧化碳和水，这些产物都是无毒无害的。在不添加次氯酸根的化学氧化剂的前提下，实现尿素的氧化反应是本发明要解决的问题。通过分析人体尿液的成分可知，人体尿液中含有1.5％的氯化物(氯化钠和氯化钾)，通过电化学电解反应，在阳极电极上将氯离子变为氯气，氯气溶解在水中形成次氯酸，就能够在尿液中产生次氯酸根，然后再与尿素反应即可，从而实现尿液中尿素的高效去除，而且不引入其他的污染物。由于要确保尿素全部去除，因此在电解过程中，会稍微多电解出一些次氯酸钠，即余氯，这些次氯酸钠通过活性炭滤芯之后，能够与活性炭反应，确保尿液中无残留的次氯酸钠。具体的反应方程式如下：
[0037] NaCl+H2O＝NaClO+H2↑(电解反应)
[0038] 3NaClO+CO(NH2)2＝N2↑+CO2↑+2H2O+3NaCl(尿素氧化反应)
[0039] 2NaClO+C＝2NaCl+CO2↑(余氯去除反应)
[0040] 通过上述反应方程式可知，尿素中的氯化钠含量并没有发生变化，而是通过电解方法，利用氯化钠作为媒介，将尿素彻底氧化为无毒无害的产物。
[0041] 基于上述原理，本发明提出了一种便携式净水器，图1为本发明实施例的一种处理尿液作为应急水源的便携式净水器的结构图，参照图1，该净水器包括储液槽11，超滤膜丝10，活性炭滤芯12、一个钛镀铂阳极电极4和一个钛镀铂阴极电极9。
[0042] 钛镀铂阳极电极4和钛镀铂阴极电极9固定于所述储液槽的内壁上，用于通过电解的方式将尿液中的氯离子转化为氯气。
[0043] 超滤膜丝10和活性炭滤芯12安装于便携式净水器的吸嘴1处，超滤膜丝用于去除尿液中的病毒和高分子有机物，活性炭滤芯用于过滤电解之后产生的余氯。
[0044] 其中，钛镀铂阳极电极4和钛镀铂阴极电极9为长8cm和宽4cm的半圆形电极。
[0045] 优选地，储液槽为透明硬质塑料材质，储液槽上标有刻度，用于根据不同的尿液体积选择不同的电解时间。储液槽的储液体积为450mL，对应刻度为0～150mL、150～300mL和300～450mL的电解时间分别为10min、20min和30min，即电解时间对应分为“低”、“中”、“高”
3个档。通过电解总开关5控制净水器通电，通过电解强度档8的三个档位控制电解时间。
3个档。通过电解总开关5控制净水器通电，通过电解强度档8的三个档位控制电解时间。
[0046] 优选地，净水器的外侧面还安装有12cm×6cm的环形太阳能感光板3，用于利用太阳能给所述净水器进行充电。
[0047] 进一步地，净水器采用恒电位4.5V的运行方式想。
[0048] 优选地，净水器还包括可充电式锂电池7和USB接口6，所述的可充电式锂电池7安装在所述净水器的底部，所述的USB接口6安装于所述净水器的侧下方，所述的USB接口6用于通过外部电源对所述锂电池7充电，所述锂电池用于对所述净水器供电。
[0049] 所述的净水器还包括瓶盖2，所述的瓶盖2安装于所述储液槽的上部，用于通过打开所述瓶盖将尿液装入所述净水器中。
[0050] 本领域技术人员应能理解上述输入框的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的输入框应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
[0051] 在实际应用中，上述装置中的各部件也可以设置在净水器内部的其它位置。本发明实施例并不局限上述各部件的具体放置位置，上述各部件在净水器的内部中的任何安装方式都在本发明实施例的保护范围中。
[0052] 本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的各类净水器部件的数量可能小于一个实际净水器部件的数量，但这种省略无疑是以不会影响对发明实施例进行清楚、充分的公开为前提的。
[0053] 实施例2
[0054] 图2为本发明实施例的一种净水器处理尿液作为应急水源方法的工艺流程图，参照图2，该方法包括如下三个处理阶段：
[0055] 电解阶段：通过净水器的阴极电极和阳极电极对净水器中的尿液进行电解，去除尿液中的尿素；
[0056] 超滤阶段：电解后的尿液通过超滤膜，去除尿液中的病毒和高分子有机物；
[0057] 除余氯阶段：饮用时，去除病毒和高分子有机物的尿液通过出水口的活性炭滤芯，去除尿液中的余氯，最终得到能够饮用的水源，进入饮用阶段。
[0058] 具体实现方法为：打开净水器瓶盖，将尿液装入净水器中，盖好瓶盖，根据尿液量选择电解时间，电解过程中，将尿液中的氯化物转化成氯气，氯气在水中生成次氯酸根，次氯酸根与尿液中的尿素反应生成二氧化碳、氮气和水，进而出去尿液中的尿素；尿液中的病毒和高分子有机物通过超滤膜进行滤除，而电解过程中的余氯，即次氯酸钠，通过净水器的活性炭滤芯的吸附，最终得到可以饮用的救急水源。
[0059] 实施例3
[0060] 本实施例为通过本发明实施例1的净水器进行处理尿液作为应急水源方法，具体步骤如下：
[0061] 采用净水器的储液瓶接取尿液150mL，然后打开电解总开关，打开“低”电解档位，电解结束之后，检测储液瓶中剩余的尿液的尿素含量及余氯含量，并用抽吸装置通过吸嘴将尿液抽吸到烧杯中，检测其中尿素的含量及余氯的含量，结果如下表1所示。由表1可知，通过电解之后，尿液中的尿素基本全部去除，但是存在余氯，抽吸过程中通过活性炭滤芯的接触式反应之后，余氯基本能够全部去除。由此可见，通过该工艺，能够将尿液中的尿素去除。
[0062] 表1“低”电解档位处理尿液结果
[0063]尿样 尿素/(mg/L) 余氯/(mg/L)
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.3 3.8
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.27 0.11
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.3 3.8
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.27 0.11
[0064] 实施例4
[0065] 本实施例为通过本发明实施例1的净水器进行处理尿液作为应急水源方法，具体步骤如下：
[0066] 采用净水器的储液瓶接取尿液300mL，然后打开电解总开关，然后打开“中”电解档位，电解结束之后，检测储液瓶中剩余的尿液的尿素含量及余氯含量，并用抽吸装置通过吸嘴将尿液抽吸到烧杯中，检测其中尿素的含量及余氯的含量，结果如下表2所示。由表2可知，通过电解之后，尿液的尿素基本上全部去除，但是存在余氯，抽吸过程中通过活性炭滤芯的接触式反应之后，余氯基本能够全部去除。由此可见，通过该工艺，能够将尿液中的尿素去除。
[0067] 表2“中”电解档位处理尿液结果
[0068]尿样 尿素/(mg/L) 余氯/(mg/L)
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.24 5.7
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.2 0.23
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.24 5.7
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.2 0.23
[0069] 实施例5
[0070] 本实施例为通过本发明实施例1的净水器进行处理尿液作为应急水源方法，具体步骤如下：
[0071] 采用净水器的储液瓶接取尿液450mL，然后打开电解总开关，打开“高”电解档位，电解结束之后，检测储液瓶中剩余的尿液的尿素含量及余氯含量，并用抽吸装置通过吸嘴将尿液抽吸到烧杯中，检测其中尿素的含量及余氯的含量，结果如下表3所示。由表3可知，通过电解之后，尿液的尿素基本上全部去除，但是存在余氯，抽吸过程中通过活性炭滤芯的接触式反应之后，余氯基本能够全部去除。由此可见，通过该工艺，能够将尿液中的尿素去除。
[0072] 表3“高”电解档位处理尿液结果
[0073]尿样 尿素/(mg/L) 余氯/(mg/L)
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.27 6.8
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.23 0.26
原尿液(未电解) 19530 0
储液瓶剩余尿液(已电解) 0.27 6.8
抽吸后的尿液(已除余氯) 0.23 0.26
[0074] 用本发明实施例的净水器进行尿液的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。
[0075] 综上所述，本发明实施例的净水器通过“电解+超滤+除余氯”三个步骤；将尿液经过电解阶段去除所有尿素，停止电解后经过超滤阶段去除病毒、高分子有机物，然后经过除余氯阶段去除电解过程中产生的多余的次氯酸，最后得到的尿素含量及余氯基本去除，可以作为应急水源饮用。
[0076] 电解步骤利用人体尿液中含有1.5％的氯化物(氯化钠和氯化钾)作为有效电解质，通过电化学电解法，在阳极电极上将氯离子变为氯气，氯气溶解在水中形成次氯酸，就能够在尿液中产生次氯酸根，从而实现尿液中尿素的高效去除，而且不引入其他的污染物。
[0077] 本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0078] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及方法实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部部件来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0079] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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