CN107619079A - 一种太阳能净化***及其净水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能净化***及其净水方法。所述太阳能净化***，包括净水装置和集水装置，所述净水装置包括储水容器，其中，所述储水容器装有用于净化的海水或污水，且在水体表面覆盖有太阳能吸收体，所述太阳能吸收体为多孔吸光发热材料，且所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化以及污水净化领域，尤其涉及种太阳能净化***及其净水方法。
背景技术
海水是目前地球上数量最大的资源，海洋约占地球表面积的71％，海水中除了3％左右的无机盐和有机物等之外，其中97％是淡水。开发和利用海水淡化技术，是未来解决全球水危机的重要途径之一。目前海水淡化技术主要是依赖于其他能源，如电透析法、水电联产等，设备造价高，能源损耗大，不能广泛应用。
同时，人类生产生活中不可避免的产生大量污水，世界上仅城市地区一年排出的工业和生活废水就多达500立方公里，而每一滴污水将污染数倍乃至数十倍的水体。污水净化处理在水资源利用方面意义重大，在中国的城镇甚至农村，桶装水、瓶装水、家用净水机已经普及化，成为居民饮用水主要选择。此类纯净水均采用膜净化技术，一吨纯净水饮用水的产出，需要四到六吨淡水与电力能耗，这对于本来就淡水资源匮乏的中国，是一种极大的浪费。因此，开发成本低的新型水处理技术的需求就更显急迫。
我国太阳能总辐射资源丰富，利用太阳能进行海水淡化或者污水净化，不消耗其他常规能源，无污染，所得淡水纯度高，且安全可靠。太阳能海水淡化及污水处理技术是未来发展的必要趋势。目前，现有的太阳能水处理装置设计复杂，操作过程繁琐，而且成本较高，很难大规模商品化。因此，需要一种全新、低成本、便携操作的太阳能水净化装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能净化***以及净化方法，旨在解决现有的太阳能水处理装置设计复杂、操作过程繁琐、成本较高、难以大规模商品化的问题。
本发明是这样实现的，一种太阳能净化***，包括净水装置和集水装置，所述净水装置包括储水容器，其中，所述储水容器装有用于净化的海水或污水，且在水体表面覆盖有太阳能吸收体，所述太阳能吸收体为多孔吸光发热材料，且所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
以及，一种太阳能净化***的净水方法，包括以下步骤：
提供多孔吸光发热材料和储水容器，将所述多孔吸光发热材料切割后作为太阳能吸收体，其中，所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；
在所述储水容器中注入海水或污水，将所述太阳能吸收体放入所述储水容器中，浮在水体表面；
将上述净水装置置于太阳光照射处，并在所述储水容器上方设置收集净水用的集水装置，其中，所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
本发明提供的太阳能净化***，采用多孔吸光发热材料作为太阳能吸收体，其微孔结构一方面可提高太阳光吸收率，另一方面可将所述储水容器中的海水或污水源源不断地输送到太阳能吸收体中，提高了蒸发效率；且所述多孔吸光发热材料的热导率低，能够起到隔热作用，从而可以减少热损失，进一步提高蒸发效率。因此，本发明提供的太阳能净化***，具有吸热能力强、吸水性强、净水效率高、成本低等优点；此外，所述太阳能净水***构造简单、易于携带，利于普及，从而可以得到更好的应用，如可供家庭范围使用。本发明提供的太阳能净化***的净水方法，操作方便，净水效率高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的太阳能净化***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的黑色聚氨酯海绵的30倍SEM图；
图3是本发明实施例提供的黑色聚氨酯海绵的150倍SEM图；
图4是本发明实施例提供的太阳能净化***的净水效率图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1，本发明实施例提供了一种太阳能净化***，包括净水装置1和集水装置2，所述净水装置包括储水容器11，其中，所述储水容器11装有用于净化的海水或污水111，且在水体表面覆盖有太阳能吸收体112，所述太阳能吸收体112为多孔吸光发热材料，且所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；所述集水装置2包括位于所述太阳能吸收体112上方、且倾斜设置的冷凝板21。其中，所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度，可以悬浮在水体表面，有利于受热的水蒸发。
本发明实施例中，还可以设置用于注水的进水阀12和排水的出水口13。所述进水阀12的设置没有明确限制，只需满足提供进水通道即可，原则上，可在侧壁设置，也可在底部设置。优选的，在所述储水容器11壁面设置的进水阀12，在所述储水容器11底部设置的出水口13。
本发明实施例中，用作净化的污水包括生活废水、雨水、河水中的至少一种。
作为一个具体实施例，所述太阳能净化***结构如图1所示，当然，应当理解，图1所示结构，特别是其中的集水装置2，仅为本发明的一个具体实施例，并不用于限定所述集水装置2的结构。在不背离本发明太阳能净化***的使用原理之内的结构变形，如集水装置2的结构变形，都在本发明的保护范围内。
作为一个优选实施例，所述多孔吸光发热材料的吸光强度大于50％。优选吸光强度的多孔吸光发热材料，光吸收强度较强，优越于提高水蒸发效率，且光吸收强度越强，水蒸发效率越高。
作为另一个优选实施例，所述多孔吸光发热材料为三维多孔材料，所述三维多孔材料的孔径为1-1000μm。优选的三维多孔材料，一方面，其三维多孔结构可以提高太阳光吸收率；另一方面，微孔结构可将海水源源不断输送到太阳能吸收体中，提高蒸发效率。
作为又一个优选实施例，所述多孔吸光发热材料的热导率为0.001-10Wm-1K-1。本发明实施例优选采用热导率低的多孔吸光发热材料，可以在净水过程中起到隔热作用，从而可以减少热损失，进一步提高蒸发效率。
当然，应当理解，上述优选情况可以组合出现在同一实施例中。最为最佳实施例，所述多孔吸光发热材料为三维多孔材料，其吸光强度大于50％，孔径为1-1000μm，且热导率为0.001-10Wm-1K-1。
作为具体优选实施例，所述多孔吸光发热材料为黑色聚醚海绵、黑色聚乙烯醇海绵、黑色聚酯海绵中的至少一种。该优选的多孔吸光发热材料，同时具有较强的光吸收强度、较好的三维多孔结构和较低的热导率。作为一个具体实施例，可采用三维多孔结构明显的黑色聚氨酯海绵作为太阳能吸收体112，所述黑色聚氨酯的30倍SEM图如图2所示，150倍SEM图如图3所示，净水效率如图4所示。本发明实施例可回收利用用于包装、隔热、防震材料的商业海绵，进一步降低了产品的成本，且提高了材料重复利用率。
本发明实施例提供的太阳能净化***的使用原理为：海水或污水从所述进水阀12进入储水容器11，通过太阳能吸收体112蒸发出的水蒸气遇上方倾斜的冷凝板21冷却后，流入净水储水器22，由出水阀23流出，其中，所述出水口13可接喉管，用于清除沉淀物。
本发明实施例提供的太阳能净化***，可用于海岛或海边居民、将海水提纯作为生活用水；也可以通过太阳能净化***，洪水区域居民作为生活水应急。
本发明实施例提供的太阳能净化***，采用多孔吸光发热材料作为太阳能吸收体，其微孔结构一方面可提高太阳光吸收率，另一方面可将所述储水容器中的海水或污水源源不断地输送到太阳能吸收体中，提高了蒸发效率；且所述多孔吸光发热材料的热导率低，能够起到隔热作用，从而可以减少热损失，进一步提高蒸发效率。因此，本发明实施例提供的太阳能净化***，具有吸热能力强、吸水性强、净水效率高、成本低等优点；此外，所述太阳能净水***构造简单、易于携带，利于普及，从而可以得到更好的应用，如可供家庭范围使用。
以及，本发明实施例还提供了一种太阳能净化***的净水方法，包括以下步骤：
S01.提供多孔吸光发热材料和储水容器，将所述多孔吸光发热材料切割后作为太阳能吸收体，其中，所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；
S02.在所述储水容器中注入海水或污水，将所述太阳能吸收体放入所述储水容器中，浮在水体表面；
S03.将上述净水装置置于太阳光照射处，并在所述储水容器上方设置收集净水用的集水装置，其中，所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
具体的，上述步骤S01中，所述多孔吸光发热材料可以切割成任意大小与形状。优选的，作为一个实施例，所述多孔吸光发热材料的吸光强度大于50％；作为另一个实施例，所述多孔吸光发热材料为三维多孔材料，所述三维多孔材料的孔径为1-1000μm；作为又一个实施例，所述多孔吸光发热材料的热导率为0.001-10Wm-1K-1。具体优选的，所述多孔吸光发热材料为黑色聚醚海绵、黑色聚乙烯醇海绵、黑色聚酯海绵中的至少一种。
上述步骤S02中，所述太阳能吸收体浮在水体表面，有利于受热的水蒸发。其中，净水水源中，所述污水包括生活废水、雨水、河水中的至少一种。
上述步骤S03中，将上述净水装置置于太阳光照射处后，储水容器中的海水或污水通过太阳能吸收体蒸发，形成的水蒸气遇上方倾斜的冷凝板冷却后，可引流收集。
本发明实施例提供的太阳能净化***的净水方法，操作方便，净水效率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能净化***，包括净水装置和集水装置，其特征在于，所述净水装置包括储水容器，其中，所述储水容器装有用于净化的海水或污水，且在水体表面覆盖有太阳能吸收体，所述太阳能吸收体为多孔吸光发热材料，且所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
2.如权利要求1所述的太阳能净化***，其特征在于，所述多孔吸光发热材料的吸光强度大于50％；和/或
所述多孔吸光发热材料为三维多孔材料，所述三维多孔材料的孔径为1-1000μm；和/或
所述多孔吸光发热材料的热导率为0.001-10Wm-1K-1。
3.如权利要求2所述的太阳能净化***，其特征在于，所述多孔吸光发热材料为黑色聚醚海绵、黑色聚乙烯醇海绵、黑色聚酯海绵中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一所述的太阳能净化***，其特征在于，所述净水装置还包括在所述储水容器壁面设置的进水阀和在所述储水容器底部设置的出水口。
5.如权利要求1-3任一所述的太阳能净化***，其特征在于，所述污水包括生活废水、雨水、河水中的至少一种。
6.一种太阳能净化***的净水方法，包括以下步骤：
提供多孔吸光发热材料和储水容器，将所述多孔吸光发热材料切割后作为太阳能吸收体，其中，所述多孔吸光发热材料的密度小于水的密度；
在所述储水容器中注入海水或污水，将所述太阳能吸收体放入所述储水容器中，浮在水体表面；
将上述净水装置置于太阳光照射处，并在所述储水容器上方设置收集净水用的集水装置，其中，所述集水装置包括位于所述太阳能吸收体上方、且倾斜设置的冷凝板。
7.如权利要求6所述的太阳能净化***的净水方法，其特征在于，所述多孔吸光发热材料的吸光强度大于50％。
8.如权利要求6所述的太阳能净化***的净水方法，其特征在于，所述多孔吸光发热材料为三维多孔材料，所述三维多孔材料的孔径为1-1000μm。
9.如权利要求6所述的太阳能净化***的净水方法，其特征在于，所述多孔吸光发热材料的热导率为0.001-10Wm-1K-1。
10.如权利要求6所述的太阳能净化***的净水方法，其特征在于，所述多孔吸光发热材料为黑色聚醚海绵、黑色聚乙烯醇海绵、黑色聚酯海绵中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180123 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |