CN102527199A - 一种电渗再生固体除湿方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电渗再生固体除湿方法，包括步骤：S1：通过具有电渗和吸湿能力的固体吸湿材料吸收湿空气中的水分；S2：通过电极产生的电场，使固体吸湿材料产生电渗效应，将水分以液态形式排出，实现连续吸湿，从而持续得到干燥的空气。本发明还公开了基于上述方法的装置，通过采用电渗效应再生固体吸湿材料，能够达到高效、快速去除空气中水蒸气的目的，并且依靠电渗作用使液态水直接脱离固体吸湿材料，固体吸湿材料常温下再生，相比加热再生时水汽化所消耗的大量汽化潜热，具有明显的节能效果；固体吸湿材料吸附与脱附过程同时进行，能实现连续除湿；装置无运动部件，再生系统简单，易小型化；不需要再生空气，可有效保证被处理空气的品质。

Description

一种电渗再生固体除湿方法和装置

技术领域

本发明涉及干燥和空调技术领域，特别是涉及一种电渗再生固体除湿方法和装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及工农业生产工艺的特殊要求，空气除湿越来越受到重视，各种除湿技术得到了充分的发展，包括将温度降低到空气露点温度以下使水分析出的冷凝法，通过湿空气与具有吸湿能力的固、液体材料充分接触进行除湿的吸附法和吸收法，通过压差或温差造成水蒸汽透过膜两端浓度差使空气干燥的膜除湿法，通过电解水蒸汽实现除湿的电化学除湿法。固体吸附除湿法因具有以下优点而受到广泛重视：1)采用固体吸湿材料动态吸附空气中的水蒸汽，处理空气量大；2)可在低温、低湿状态获得低露点的空气，没有压缩机，不使用氟氯烃，无环境污染问题；3)设备在常压条件下运行，运行可靠。

对于现有固体吸附除湿法，多采用转轮来实现除湿和再生的连续性，达到持续干燥空气的目的。固体吸湿材料通常采用加热再生保持固体吸湿材料持续吸湿的能力，其再生过程需要大量热能加热固体吸湿材料中的水分以使其蒸发，另外为保证固体吸湿材料的持续吸湿能力，采用了转轮、再生风机等运动部件，不仅增加了能耗，同时也造成系统复杂，难以小型化。虽然加热再生热源可以使用太阳能、地热能以及工业废热等低品位的热源，达到节约一定高品位能源的目的，但寻找常温下的固体吸湿材料再生方法一直是该领域的研究重点。新出现的一些再生技术，如高压电场复合加热再生法则存在设备复杂、安全性差等缺点；超声波再生方法则存在固体吸湿材料吸附过程和脱附过程难以持续结合的缺陷，使得他们在实际应用中受到较大限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种电渗再生固体除湿方法和装置，实现固体吸湿材料在常温下的再生，并且吸湿过程和再生过程能够同时进行，装置结构简单，易操作。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电渗再生固体除湿方法，其包括以下步骤：

S1：通过具有电渗和吸湿能力的固体吸湿材料吸收湿空气中的水分；

S2：通过电极产生的电场，使所述具有电渗和吸湿能力的固体吸湿材料产生电渗效应，将材料所吸收的水分以液态的形式排出，实现固体吸湿材料的连续吸湿，从而持续得到干燥的空气。

上述电渗再生固体除湿方法中，所述固体吸湿材料为粉末状、颗粒状、条状或者带有通孔的块状多孔介质。

上述电渗再生固体除湿方法中，所述电极由导电材料制成；且所述电极的阳极采用防腐蚀的金属、非金属、合金及其氧化物的惰性电极材料，或在导电材料表面生长一层惰性电极材料薄膜制成。

本发明还提供了一种电渗再生固体除湿装置，其包括：电极，吸附床，固体吸湿材料及电源；所述固体吸湿材料设置在所述吸附床内，所述电极埋设于所述固体吸湿材料上下两侧，且所述电极连接所述电源。

上述电渗再生固体除湿装置中，还包括：机壳，所述吸附床设置在所述机壳内，所述机壳一端的出风口处设置风机，所述机壳另一端的进风口处设置过滤网。

上述电渗再生固体除湿装置中，还包括：储水盒，可移动地设置在所述机壳底部，位于所述吸附床下方。

上述电渗再生固体除湿装置中，还包括：排水管，设置在所述机壳底部，位于所述吸附床下方。

上述电渗再生固体除湿装置中，所述吸附床为固定式吸附床。

上述电渗再生固体除湿装置中，所述电源为干电池、蓄电池、燃料电池、连接于市电的直流变压器和低压直流电中的一种或几种方式的组合，所述低压直流电由太阳能、风能、生物质能或地热能产生。

上述电渗再生固体除湿装置中，所述固体吸湿材料为粉末状、颗粒状、条状或者带有通孔的块状多孔介质；所述电极由导电材料制成；且所述电极的阳极采用防腐蚀的金属、非金属、合金及其氧化物的惰性电极材料，或在导电材料表面生长一层惰性电极材料薄膜制成。

(三)有益效果

上述技术方案通过采用电渗效应再生固体吸湿材料，能够达到高效、快速去除空气中水蒸气的目的，并且1)依靠电渗作用使液态水直接脱离固体吸湿材料，固体吸湿材料常温下再生，相比加热再生时水汽化所消耗的的大量汽化潜热，具有明显的节能效果；2)固体吸湿材料吸附与脱附过程同时进行，能实现连续除湿；3)装置无运动部件，再生系统简单，易小型化；4)不需要再生空气，可有效保证被处理空气的品质。

附图说明

图1是依照本发明实施例的电渗再生固体除湿方法的流程图；

图2是采用图1所示的电渗再生固体除湿方法的装置的第一种实施例的结构示意图；

图3是采用图1所示的电渗再生固体除湿方法的装置的第二种实施例的结构示意图；

其中，1：风机；2：电极；3：吸附床；4：固体吸湿材料；5：机壳；6：电源；7：过滤网；8：储水盒；a：进风口；b：出风口；c：排水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

电渗效应是指电场中液体相对于带电固体表面移动的现象，1807年首次由Reuss发现。本发明利用电渗效应进行空气除湿，实现固体吸湿材料在常温下再生，且吸附过程和再生过程能够同时进行，无运动部件，再生装置简单，设备易小型化，并且能够保证干燥空气的品质。

图1示出了本发明实施例的电渗再生固体除湿方法的流程图，包括以下步骤：

S1：通过具有电渗和吸湿能力的材料吸收湿空气中的水分，所述具有电渗和吸湿能力的材料为具有电渗能力的固体吸湿材料，或由电渗材料与吸湿材料制成的复合材料，如具有吸湿和电渗能力的沸石、硅藻土、活性炭或具有电渗能力的沸石与具有吸湿能力的金属卤化物制成的复合材料等。

S2：通过电极产生的电场，使所述具有电渗和吸湿能力的材料产生电渗效应，从而以液态的形式排出所述具有电渗和吸湿能力的材料所吸收的水分，实现固体吸湿材料的连续吸湿，从而持续得到干燥的空气；所述电极中的阳电极采用防腐蚀的金属、非金属、合金或氧化物制成或由表面生长一层惰性电极材料薄膜的易腐蚀导电材料制成。

如图2和图3所示，本发明提供了一种电渗再生固体除湿装置，包括风机1、电极2、吸附床3、固体吸湿材料4、机壳5、电源6及过滤网7；风机1设置在机壳5的一端，过滤网7设置在机壳5的另一端，在机壳5的中部设有吸附床3，吸附床3上设置有固体吸湿材料4，固体吸湿材料4的上下两侧还埋设有电极2；风机1将过滤网7过滤后的湿空气吸入除湿装置，湿空气流过装在吸附床3内具有电渗能力的固体吸湿材料4被干燥，电源6在埋设于固体吸湿材料4上下两侧的电极2上施加一定的直流电压，在电极2形成的电场作用下，固体吸湿材料4内部产生电渗效应，将吸收的水分以液态形式排出，实现固体吸湿材料4吸湿的同时进行电渗再生，使其具备持续吸湿的能力，从而持续将空气干燥。

上述基于电渗再生的固体除湿装置中，所述电极2为导电材料制成，电极2的阳极是采用防腐蚀的金属、非金属、合金和氧化物等惰性电极材料，如：铂、金、钛等，导电材料表面生长一层惰性电极材料薄膜制成。

上述基于电渗再生的固体除湿方法与装置中，所述的吸附床3为固定式吸附床，起到张紧固定电极2和支撑固体吸湿材料4的作用；吸附床也可为带散热肋片的吸附床，从而将吸附热和电渗过程产生的热散到环境中，降低材料内部吸附水的蒸发。

上述基于电渗再生的固体除湿装置中，所述的固体吸湿材料4为具有电渗能力的固体吸湿材料或由电渗材料与固体吸湿材料制成的既有电渗能力又有吸湿能力的复合材料，如：沸石、硅藻土、活性炭或沸石与金属卤化物的复合材料等，且固体吸湿材料4可被制成粉末状、颗粒状、条状或者带有有规格或不规则形状的块状多孔介质。

上述基于电渗再生的固体除湿装置中，所述的电源6为干电池、蓄电池、燃料电池、连接于市电的直流变压器或是太阳能、风能、生物质能、地热能等新能源产生的低压直流电装置或是其中几种电源器件的组合。

上述基于电渗再生的固体除湿方法与装置中，还可以在机壳5内设置排水装置，将固体吸湿材料4脱出的水分及时排出。

实施例一：

本实施例使用优选材料人造沸石这种固体吸湿材料应用于基于电渗作用的下进风上出风式空气除湿装置来处理空气。

图2示出了本实施例的结构示意图。该装置包括，风机1、电极2、吸附床3、固体吸湿材料4、机壳5、电源6、过滤网7及储水盒8。固体吸湿材料4选用人造沸石，人造沸石和孔板式电极2一起安放在吸附床3内，电极2的阳电极和阴电极分别埋放在人造沸石上下表面，吸附床3内安放电极2的阳电极和阴电极分别与电源6的正负极连接，人造沸石再生时的得到的液态水直接流入安装在机壳5的底部储水盒8。为了强化吸附床3传热传质过程，人造沸石被制成带有圆形通孔的块状结构，吸附床3采用外表面带有散热肋片的固定式吸附床。

本实施例的下进风上出风式空气除湿装置的工作过程为：空气通过吸附床3下部装有过滤网7的进风口a口被风机1吸入机壳5，湿空气竖直流过人造沸石被干燥后由出风口b口送至指定区域，在电极2形成的电场作用下，吸湿后的人造沸石内产生电渗效应，将从空气中吸收的水分以液态形式排入安装在机壳5底部的储水盒8，实现人造沸石在吸湿的同时进行电渗再生，使其具备持续吸湿的能力，从而能持续将空气干燥，在储水盒8内水累积到一定量后，取出储水盒8，将水倒掉，再放回机壳5内继续使用。电源6由太阳能光伏电池板和蓄电池构成，白天太阳能光伏电池板接受太阳光发电，在给电极2供电的同时给蓄电池充电，晚上和阴雨天气则由低压直流蓄电池给电极2供电。

采用下进风上出风的方式，可以避免被干燥后的空气与再生水接触，从而保证了空气除湿的效果。

实施例二：

本实施例使用优选材料硅胶这种固体吸湿材料应用于基于电渗作用的侧进风侧出风式固体除湿装置来处理空气。

图3示出了本实施例的结构示意图。该装置包括风机1、电极2、吸附床3、固体吸湿材料4、机壳5、电源6以及过滤网7。固体吸湿材料4选用硅胶，被制成球形颗粒和网状电极2一起安放在吸附床3内，电极2的阳电极和阴电极分别被埋放在硅胶上下表面，吸附床3内安放电极2的阳电极和阴电极分别与电源6的正负极连接，硅胶再生时的得到的液态水直接流入机壳5的底部，并通过设置在机壳5底部的排水管c及时排出机壳5。

本实施例的侧进风侧出风式固体除湿装置的工作过程为：空气通过吸附床3侧部装有过滤网7的进风口a被风机1吸入机壳5，湿空气水平流过硅胶被干燥后由另一侧的出风口b口送至指定区域，在电极2形成的电场作用下，吸湿后的硅胶4内产生电渗效应，将从空气中吸收的水分以液态形式排入机壳5底部并通过排水管c出口及时排出除湿装置，实现硅胶4在吸湿的同时进行电渗再生，使其具备持续吸湿的能力，从而能持续将空气干燥。电源6为连接于市电的直流变压器，通过变压器直接给电极2供电。

采用侧进风侧出风的方式，避免了被干燥后的空气与再生水接触的同时也减少了因空气快速流动导致再生水的蒸发，能够达到更好的除湿效果。

由以上实施例可以看出，本发明实施例通过采用电渗效应再生固体吸湿材料，能够达到高效、快速去除空气中水蒸气的目的，并且依靠电渗作用使液态水直接脱离固体吸湿材料，固体吸湿材料常温下再生，相比加热再生时水汽化所消耗的的大量汽化潜热，具有明显的节能效果；固体吸湿材料吸附与脱附过程同时进行，能实现连续除湿；装置无运动部件，再生系统简单，易小型化；不需要再生空气，可有效保证被处理空气的品质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电渗再生固体除湿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过具有电渗和吸湿能力的固体吸湿材料吸收湿空气中的水分；

S2：通过电极产生的电场，使所述具有电渗和吸湿能力的固体吸湿材料产生电渗效应，将材料所吸收的水分以液态的形式排出，实现固体吸湿材料的连续吸湿，从而持续得到干燥的空气。

2.如权利要求1所述的电渗再生固体除湿方法，其特征在于，所述固体吸湿材料为粉末状、颗粒状、条状或者带有通孔的块状多孔介质。

3.如权利要求1所述的电渗再生固体除湿方法，其特征在于，所述电极由导电材料制成；且所述电极的阳极采用防腐蚀的金属、非金属、合金及其氧化物的惰性电极材料，或在导电材料表面生长一层惰性电极材料薄膜制成。

4.一种电渗再生固体除湿装置，其特征在于，包括：电极(2)，吸附床(3)，固体吸湿材料(4)及电源(6)；所述固体吸湿材料(4)设置在所述吸附床(3)内，所述电极(2)埋设于所述固体吸湿材料(4)上下两侧，且所述电极(2)连接所述电源(6)。

5.如权利要求4所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，还包括：机壳(5)，所述吸附床(3)设置在所述机壳(5)内，所述机壳(5)一端的出风口(b)处设置风机(1)，所述机壳(5)另一端的进风口(a)处设置过滤网(7)。

6.如权利要求5所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，还包括：储水盒(8)，可移动地设置在所述机壳(5)底部，位于所述吸附床(3)下方。

7.如权利要求5所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，还包括：排水管(c)，设置在所述机壳(5)底部，位于所述吸附床(3)下方。

8.如权利要求4-7任一项所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，所述吸附床(3)为固定式吸附床。

9.如权利要求4-7任一项所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，所述电源(6)为干电池、蓄电池、燃料电池、连接于市电的直流变压器和低压直流电中的一种或几种方式的组合，所述低压直流电由太阳能、风能、生物质能或地热能产生。

10.如权利要求4-7任一项所述的电渗再生固体除湿装置，其特征在于，所述固体吸湿材料为粉末状、颗粒状、条状或者带有通孔的块状多孔介质；所述电极由导电材料制成；且所述电极的阳极采用防腐蚀的金属、非金属、合金及其氧化物的惰性电极材料，或在导电材料表面生长一层惰性电极材料薄膜制成。

Images