CN108975589A - 一种新型净水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型净水器，包括第一储存器、第二储存器和滤芯，所述第二储存器与第一储存器连接，所述第二储存器包括底部和侧面，所述第二储存器底部直径大于所述第一储存器开口直径，所述底部设有第一通孔，所述第一通孔直径小于或等于所述第一储存器开口直径，所述侧面呈锥形，且所述侧面可透光；所述滤芯设于所述第一储存器中，所述滤芯可浮于液体表面，且所述滤芯可随着第一储存器内部液体的升降而上下移动，所述滤芯包括内芯，所述内芯为氧化石墨烯双层生物泡沫膜。本发明具有优良的净化效果且操作简单，易于使用和维护。
Description
【技术领域】
本发明属于净水器领域，具体涉及一种基于石墨烯衍生产品的新型净水器。
【背景技术】
当前净水器净水技术主要有活性炭吸附过滤、膜过滤、复合过滤三大类。其中活性炭吸附过滤不依赖电源即可深层过滤，达到直饮水标准，缺点是对源水水质要求较高，工作水压为0.1-0.5Mpa。膜过滤净水器也能达到五级深层过滤，但是必须依赖电源，工作水压为0.1-0.4Mpa。最早出现的活性炭净水器以活性炭良好的吸附性能及低廉的价格，至今仍为大多数净水器使用。但面对越来越严重的水污染，单一靠活性炭已无法达到使水质净化的效果，因此产生了复合型饮用水净水器。这种净水器，既有活性炭的吸附净化作用，又有膜技术去除水中悬浮物、微生物等的优点，出水可以生饮，因此，复合型饮用水净水器逐渐成为净水器发展的主流。但现有的复合型饮用水净水器需电力驱动且对工作水压有一定的要求。对于沿海渔村、岛屿、陆地苦咸水等人口量少、居住分散的地区，电力系统不完备，水源不达标，传统的净水设备无法满足这些地区的需求。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种使用方便、不依赖电源、采用太阳能实施水质净化的新型净水器。为了克服现有技术的不足，本发明设计了一种新型净水器，包括第一储存器、第二储存器和滤芯，其特征在于，所述第二储存器与第一储存器连接，所述第二储存器包括底部和侧面，所述第二储存器底部直径大于所述第一储存器开口直径，所述底部设有第一通孔，所述第一通孔直径小于或等于所述第一储存器开口直径，所述侧面呈锥形，且所述侧面可透光；所述滤芯设于所述第一储存器中，所述滤芯可浮于液体表面，且所述滤芯可随着第一储存器内部液体的升降而上下移动，所述滤芯包括内芯，所述内芯为氧化石墨烯双层生物泡沫膜。作为优选的方案，所述第二储存器的侧面用透明材料制成，以增加透光率，使阳光可充分照射到滤芯，以增加过滤效率。作为优选的方案，所述滤芯还包括外壳体，所述内芯设置于所述外壳体内部，所述外壳体可保护内芯且可初步过滤颗粒较大的杂质，并能更好地生产流通储存。
进一步地，所述第一储存器开口处设有卡扣凹槽，所述第二储存器的底部设有卡扣凸起，所述卡扣凹槽与所述卡扣凸起相配合，第一储存器和第二储存器卡接。
进一步地，还包括连通管，所述第二储存器底部的第一通孔设有内螺纹，所述连通管下部设有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹相配合，所述连通管与所述第二储存器螺纹连接。所述连通管的长度可根据设计，使其远离第二储存器底部的一端的直径小于同一高度所述第二储存器的侧面的直径，使经过滤芯过滤后的水蒸气接触到侧面后，冷凝成的液体水可沿着所述第二储存器侧面流至第二储存器的底部。作为优选的方案，所述连通管用透明材料制成，如聚酰亚胺PI、聚醚醚酮PEEK、聚酰胺酰亚胺PAI(又称TORLON)、聚苯并咪唑PBI、聚醚酰亚胺PEI(又称ULTEM)、聚苯硫醚 PPS、聚砜PSU、聚醚砜PES、聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF等。
进一步地，还包括底座，所述底座与所述连通管连接，以支撑连通管，所述底座与所述连通管连接的一端设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔位置相对，为了使蒸发的水汽进入第二储存器中，底座呈三脚架结构，以便放置氧化石墨烯双层生物泡沫膜滤芯，同时起到定位氧化石墨烯双层生物泡沫膜滤芯的作用。
进一步地，还包括水龙头，所述水龙头设于所述第二储存器的底部，且所述水龙头位于所述第二储存器底部与所述第一储存器开口连接处的外侧，可直接使用储存于第二储存器中的净水。所述水龙头与所述第二储存器可以为螺纹连接，其方案为:所述第二储存器底部与所述第一储存器开口连接处的外侧设有第三通孔，所述第三通孔设有内螺纹，所述水龙头与第三通孔连接的一端设有外螺纹，所述第三通孔内螺纹与所述水龙头外螺纹相配合，即所述水龙头与所述第二储存器螺纹连接。
进一步地，所述氧化石墨烯双层生物泡沫膜由细菌纳米纤维素(BNC) 和还原氧化石墨烯(RGO)组成。其制备过程如下：①配制含有2％(w/v) 葡萄糖，0.5％(w/v)酵母提取物，0.5％(w/v)蛋白胨，0.27％(w/v) 磷酸二钠和0.5％(w/v)柠檬酸的培养基；②取步骤中①中的培养基放入试管中，将醋酸杆菌放入培养基中培养，在30℃、250rpm振荡的条件下，培养3天，形成细菌培养液；③将氧化石墨烯(GO)溶液(wt为0.1％) 离心后，分散在步骤①中的培养基中；④将步骤③中的混合液离心后，留下GO和培养基的混合物；⑤将细菌培养液加入到GO/培养基混合物中，制成GO浓度为0.4wt％的混合溶液，将混合溶液转移至培养皿中并在室温下无干扰温育5天，在液体/空气界面形成GO/BNC薄膜；⑥将细菌培养液加入GO/BNC的顶部，5天后，形成BNC和GO/BNC膜的双层膜；⑦收集步骤⑥中的双层膜，在0.5m的NaOH水溶液中在沸腾条件下洗涤2h 后，获得RGO/BNC:BNC水凝胶；⑧将RGO/BNC:BNC水凝胶在超纯水中透析2天，即制成氧化石墨烯双层生物泡沫膜。
氧化石墨烯双层生物泡沫膜是由细菌产生的两层纳米纤维构成的生物膜，上层是石墨烯氧化填充纳米纤维素，含有可以吸收太阳能产生热量的氧化石墨烯，下层是原始纳米纤维素，具有良好的隔热性，能把上层的石墨烯氧化填充纳米纤维素吸收的热量与下方水体相隔离，最大限度的减少热量流失。氧化石墨烯双层生物泡沫膜的下层原始纳米纤维素充当海绵，将水吸收到上层石墨烯氧化填充纳米纤维素，使水分发生快速蒸发，将杂质隔离在氧化石墨烯双层生物泡沫膜下方，再通过水蒸气回收装置获得洁净淡水。制造双层结构的氧化石墨烯生物泡沫膜的原理如下：
在一个纤维素内核上不断覆盖流体涂层，最终形成硬化层，细菌产生的纳米纤维素纤维层则是被氧化石墨烯薄片颗粒覆盖。当培养纤维素的细菌时，将氧化石墨烯薄片加入到培养基中，氧化石墨烯薄片就会嵌入纤维素，形成含有氧化石墨烯薄片的层。
进一步地，所述第一储存器采用耐腐蚀塑料制成，包括但不限于聚丙烯PP、聚乙烯PE(LDPE、HDPE、LLDPE)、PBT塑料、尼龙料、POM塑料、铁氟龙塑料、特氟龙塑料、PPS聚苯硫醚、LCP耐高温塑料、PC聚碳酸酯、 ABS塑料等。从成本上考虑，更优选的采用聚丙烯PP、聚乙烯PE、ABS塑料作为第一储存器的制备材料。
进一步地，所述第二储存器采用耐高温塑料制成，包括但不限于聚酰亚胺PI、聚醚醚酮PEEK、聚酰胺酰亚胺PAI(又称TORLON)、聚苯并咪唑 PBI、聚醚酰亚胺PEI(又称ULTEM)、聚苯硫醚PPS、聚砜PSU、聚醚砜PES、聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF等。
本发明的设计原理在于：氧化石墨烯双层生物泡沫膜(bilayered biofoam)具备快速“精密筛选离子”的性能，其底部的纤维素作为海绵，通过“离子海绵效应”，将水源初步过滤，吸收汇集到氧化石墨烯表层。由于石墨烯可高效吸收太阳能，在底部设计可以储存海水或脏水的容器，通过光热转换快速蒸发，进一步滤掉海水中的盐和其他杂质，而只留下水分子，顶部设计可使水蒸气冷凝成水的表面将净水收集到容器中，从而得到净水。
相较于现有技术,本发明的有益效果在于：
1.可实现一次性过滤达到优质的净水；
2.氧化石墨烯双层生物泡沫膜作为滤芯材料，过滤高效且成本低廉，可大批量生产；
3.通过滤芯吸收的太阳热量作为水蒸发能源，操作简单，易于使用和维护。
【附图说明】
图1是本发明的局部剖视图；
图2是第二储存器立体图；
图3是底座的仰视图；
图4是滤芯的结构示意图；
其中，1、第一储存器；2、第二储存器；21、底部；211、第一通孔； 212、卡扣凸起；22、侧面；3、滤芯；4、连通管；5、底座； 51、第二通孔；6、水龙头。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种新型净水器，包括第一储存器1、第二储存器2、滤芯3、连通管4、底座5和水龙头6，第二储存器2与第一储存器1连接，第二储存器2包括底部21和侧面22，底部21设有第一通孔211，第一通孔211设有内螺纹，且直径小于所述第一储存器1开口直径，侧面22呈锥形，滤芯3包括外壳体和内芯，内芯为氧化石墨烯双层生物泡沫膜、且其被外壳体完全包裹在内部，其结构如图4所示，图4中左边为滤芯整体结构，右边为滤芯结构爆炸图，滤芯3设于第一储存器1中且可浮于液体表面，且其可随着第一储存器1内部液体的升降而上下移动。
具体结构可以为：第一储存器1开口处设有卡扣凹槽，第二储存器2 底部21设有卡扣凸起212，其结构如图2所示，卡扣凹槽与卡扣凸起212 配合，如图1所示，第一储存器1和第二储存器2通过卡扣凹槽和卡扣凸起212的配合卡接；第二储存器2侧面22呈透明状且与底部21一体成型；连通管4下部设有外螺纹，连通管4通过外螺纹与所述二储存器2通过第二储存器2的底部21上的第一通孔211内螺纹相连接；底座5与连通管4 相连接，底座5呈三脚架结构且与连通管4连接的一端设有第二通孔51，其结构如图3所示，第二通孔51与第一通孔211位置相对，三脚架5置于第一储存器1中；滤芯3即氧化石墨烯双层生物泡沫膜放置于底座6的三个脚之间；水龙头6设于所述第二储存器2的底部21，且其设于第二储存器2底部21与第一储存器1开口连接处的外侧，且与所述第二储存器螺纹连接。
本发明使用时，将所需净化的海水倒入第一储存器1中，因氧化石墨烯双层生物泡沫底部是由细菌生产的原始纳米级纤维网，具有将水大量移动到蒸发表面的能力，就像海绵一样，此时滤芯3悬浮于海水表面并把海水表面吸收至泡沫材料内部。将本发明放置于室外阳光下，使阳光照射到所述滤芯3通过氧化石墨烯吸收阳光热量，使泡沫内部的的海水得以蒸发。由于泡沫膜具有很强的吸附作用，能够把海水中的盐分等矿物质吸附至泡沫膜表面，经过过滤的水蒸气蒸发到第二储存器2的侧面22遇冷凝结成水滴，通过重力作用汇聚于第二储存器2的底部21。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型净水器，包括第一储存器、第二储存器和滤芯，其特征在于，所述第二储存器与第一储存器连接，所述第二储存器包括底部和侧面，所述第二储存器底部直径大于所述第一储存器开口直径，所述底部设有第一通孔，所述第一通孔直径小于或等于所述第一储存器开口直径，所述侧面呈锥形，且所述侧面可透光；所述滤芯设于所述第一储存器中，所述滤芯可浮于液体表面，且所述滤芯可随着第一储存器内部液体的升降而上下移动，所述滤芯包括内芯，所述内芯为氧化石墨烯双层生物泡沫膜。
2.根据权利要求1所述的新型净水器，其特征在于，所述侧面由透明材料制成。
3.根据权利要求2所述的新型净水器，其特征在于，还包括连通管，所述第一储存器底部的第一通孔设有内螺纹，所述连通管下部设有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹相配合，所述连通管与所述第一储存器螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的新型净水器，其特征在于，所述连通管远离所述第二储存器底部的一端的直径小于同一高度所述第二储存器侧面的直径。
5.根据权利要求4所述的新型净水器，其特征在于，还包括底座，所述底座与所述连通管连接，所述底座为三脚架结构，所述底座与所述连通管相连接的一端设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔位置相对。
6.根据权利要求5所述的新型净水器，其特征在于，所述第一储存器开口处设有卡扣凹槽，所述第二储存器的底部设有卡扣凸起，所述卡扣凹槽与所述卡扣凸起相配合，所述第一储存器和所述第二储存器卡接。
7.根据权利要求6所述的新型净水器，其特征在于，所述第一储存器侧面和底部为一体成型结构。
8.根据权利要求1-7任一项所述的新型净水器，其特征在于，还包括水龙头，所述水龙头设于所述第二储存器的底部，且所述水龙头位于所述第二储存器底部与所述第一储存器开口连接处的外侧。
9.根据权利要求8所述的新型净水器，其特征在于，所述第二储存器底部与所述第一储存器开口连接处的外侧设有第三通孔，所述第三通孔设有内螺纹，所述水龙头与第三通孔连接的一端设有外螺纹，所述第三通孔内螺纹与所述水龙头外螺纹相配合，所述水龙头与所述第二储存器螺纹连接。
10.根据权利要求1-7任一项所述的新型净水器，其特征在于，所述氧化石墨烯双层生物泡沫膜由细菌纳米纤维素和还原氧化石墨烯组成。
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