CN109305717B - 高效可重复使用紧急用水装置及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效可重复使用紧急用水装置及其制备方法与应用。所述的紧急用水装置包括：壳体以及正渗透膜，所述壳体与正渗透膜密封连接形成吸液腔，所述吸液腔内容置有汲取物，以及包含有用以使所述汲取物溶解的水分的含水机构。所述含水机构至少能够在受到外力作用后将所含水分释放，且能够使至少部分的所述汲取物溶解，从而在所述吸液腔内产生渗透压。本发明的高效可重复使用紧急用水装置缩短了传统应急水袋使用时必须依靠水自然渗透溶解汲取物才能产生渗透压的过程，大大缩短了产生饮用水的时间；同时结构制作简单，高效快捷，轻便易携，可重复使用，实用性强，可广泛用于应急缺水情况，具有广阔的应用前景。

Description

高效可重复使用紧急用水装置及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种紧急用水装置，尤其涉及一种高效可重复使用紧急用水装置及其制备方法与应用，其能够给处于自然灾害、水污染突发以及野外用水提供快捷健康的饮用水，属于水质净化技术领域。

背景技术

水对我们的生命起着重要的作用，它是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。然而，在人类生活中经常遇到突发情况导致水资源短缺，如在水污染突发、野外探险、海上远航等情况下，纯净的可饮用水是人们必须的。此外，我国是一个自然灾害频发的国家，地球上的各种自然灾害在我国几乎都有发生。近年来，由于环境污染、人口过量增长、对资源过度开发、对环境任意的改造与破坏等原因，洪涝、干旱灾害，台风、冰雹、暴雪、沙尘暴等气象灾害，山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，风暴潮、海啸等海洋灾害等在我国频繁发生。在受灾区域，水的作用更是举足轻重，保证在突发情况下能够提供给人们纯净的饮用水是非常重要的。

目前，市面上很少有商业化的小型紧急用水装置，已有的商业化紧急用水装置如美国Hydration Technology Innovations(HTI)公司的应急水袋，价格较为昂贵，每个水袋只能使用一次；且使用周期较长，通常需要放入水中4～8小时才能得到足够饮用的纯净水，不适宜较大范围的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效可重复使用紧急用水装置及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高效可重复使用紧急用水装置，其包括：壳体以及正渗透膜，所述壳体与正渗透膜密封连接形成一吸液腔，所述吸液腔内容置有汲取物，以及包含有至少用以使所述汲取物溶解的水分的含水机构。

在本发明的一些优选实施方案中，所述含水机构至少能够在受到外力作用后将所含水分释放，且能够使至少部分的所述汲取物溶解，从而在所述吸液腔内产生渗透压。

在一些实施例中，所述高效可重复使用紧急用水装置还包括可拆卸吸液装置。

优选的，所述可拆卸吸液装置与壳体的顶部开口处活动连接。

本发明实施例还提供了一种制备前述的高效可重复使用紧急用水装置的方法，其包括：

提供含水机构和汲取物；

将正渗透膜与壳体密封连接形成吸液腔，将所述含水机构和汲取物置入所述吸液腔内，获得所述高效可重复使用紧急用水装置。

本发明实施例还提供了前述的高效可重复使用紧急用水装置于水质净化领域的用途。

例如，本发明实施例还提供了一种净水方法，其包括：

提供前述的高效可重复使用紧急用水装置；

将所述紧急用水装置置于待净化水源中，按压含水机构使其所含水分流出，并使至少部分的汲取物溶解，在吸液腔内产生渗透压，从而使纯净的水自动扩散至吸液腔中，获得净化后的纯净水源。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的高效可重复使用紧急用水装置中加入了可食用水球。该水球采用材质为安全可食用材质，有一定弹性且用手按压后会破裂，在装置使用时，首先捏破水球，水球中水会迅速溶解汲取物，产生高渗透压的汲取液，从而缩短了传统应急水袋使用时必须依靠水自然渗透溶解汲取物才能产生渗透压的过程，大大缩短了产生饮用水的时间；

2)本发明提供的高效可重复使用紧急用水装置将吸液腔与吸液管分离，保证该装置在工作中不会导致吸液管污染，食用过程更加卫生；

3)本发明提供的高效可重复使用紧急用水装置将汲取物包装成袋状，且装置顶部可拆卸，每次饮用后，只需重新通过装置顶部连接口加入袋装汲取物就可以再次使用。并且，在该装置中配备大量袋装汲取物，可以多次重复使用，从而减轻携带者的负担；

4)本发明提供的高效可重复使用紧急用水装置结构制作简单，高效快捷，轻便易携，可重复使用，实用性强，可广泛用于应急缺水情况，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明一典型实施例中的高效可重复使用紧急用水装置的断面图；

图2是本发明一典型实施例中的可拆卸吸液装置的结构示意图。

附图说明：1-正渗透膜片，2-壳体，3-可拆卸吸液装置，4-可食用水球，5-袋装汲取物。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系一种高效可重复使用紧急用水装置，其包括：壳体以及正渗透膜，所述壳体与正渗透膜密封连接形成一吸液腔，所述吸液腔内容置有汲取物，以及包含有至少用以使所述汲取物溶解的水分的含水机构。

在本发明的一些优选实施方案中，所述含水机构至少能够在受到外力作用后将所含水分释放，且能够使至少部分的所述汲取物溶解，从而在所述吸液腔内产生渗透压。

优选的，所述壳体一侧设置有一开口部，所述正渗透膜覆设于所述开口部上。

进一步优选的，所述壳体与正渗透膜以热压的方式固定连接。

在一些实施例中，所述高效可重复使用紧急用水装置还包括可拆卸吸液装置。

优选的，所述可拆卸吸液装置与壳体的顶部开口处活动连接。

优选的，所述可拆卸吸液装置包括：突起柱状连接口以及与所述连接口相匹配连接的盖体。

优选的，所述盖体为吸液头，所述吸液头至少包括一吸液管。

进一步优选的，所述吸液管的材质为柔软的硅胶管。

进一步优选的，所述盖体或吸液头与连接口通过螺纹匹配连接。

进一步优选的，所述连接口的直径大于5cm。

作为一具体的实施方案，所述可拆卸吸液装置可以具体包括：底部为一个外部带有螺纹的突起柱状连接口，上部盖上一个与连接口相匹配的带有内螺纹的瓶盖。此外，吸液装置还配备一个吸液头。该吸液头底部为与连接口匹配的底部含有内螺纹的接头，上面连接一个吸液管。当吸水时，该装置是采用塑料盖将壳体的顶部开口(亦即吸水口)密封拧紧，食用时，将密封盖换为方便饮用的吸液管。

本发明的装置将吸液腔与吸液管分离，保证该装置在工作中不会导致吸液管污染，食用过程更加卫生。

在一些实施例中，所述正渗透膜的材质包括醋酸纤维素、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯和聚丙烯腈等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

优选的，所述正渗透膜底部还包括支撑层。

在一些实施例中，所述汲取物包括易溶解且含有高能量和维持人体机能所需物质的固态颗粒和/或粉末物质等如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、维生素、矿物质等中的任意一种或两种按比例配比组成，但不限于此。

尤其优选的，所述汲取物的质量为10～30g。

优选的，所述汲取物容置于一袋状部件内。该装置配有多个袋装汲取物，饮用后，取下吸液管，将袋装汲取物从吸水口加入到吸液腔中，将塑料盖拧紧，放入自然水中可重复循环使用。

优选的，所述袋状部件至少能够容纳所述汲取物并且能够供水通过。

进一步优选的，所述袋状部件为网状布袋，袋四边采用热压法热封。

进一步优选的，所述袋状部件的长为8～12cm，宽为3～5cm。

在一些实施例中，所述含水机构优选采用可食用水球。

优选的，所述水球具有一定的弹性，其内部包含水，外壁为天然海藻萃取而成的褐藻胶加上乳酸钙制成的凝胶状化合物，安全无污染且可食用。该水球有一定弹性且用手按压后会破裂，在装置使用时，首先捏破水球，水球中水会迅速溶解汲取物，产生高渗透压的汲取液，从而缩短了传统应急水袋使用时必须依靠水自然渗透溶解汲取物才能产生渗透压的过程，大大缩短了产生饮用水的时间。

尤其优选的，所述水球的直径为3～5cm。

在一些实施例中，所述壳体的材质包括橡胶、乳胶、聚乙烯和PVC聚酯纤维等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

优选的，所述壳体的形状包括袋状或长方体形状等。

作为本发明技术方案的另一个方面，其还涉及一种由制备前述的高效可重复使用紧急用水装置的方法，其包括：

提供含水机构和汲取物；

将正渗透膜与壳体密封连接形成吸液腔，将所述含水机构和汲取物置入所述吸液腔内，获得所述高效可重复使用紧急用水装置。

优选的，所述含水机构的制备方法包括：将褐藻胶溶解于低钙水，之后与水混合，将所得混合液滴入含有乳酸钙的溶液中，获得所述含水机构。

其中，作为一更为具体的实施方案之一，所述制备方法可以包括以下步骤：

(1)可食用水球的制备：

将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为3～5厘米大小的小球。该水球具有一定的弹性，水球外壁为天然海藻萃取而成的褐藻胶加上乳酸钙制成的凝胶状化合物，安全无污染且可食用。

(2)袋装汲取物的制备

将汲取物装入长8～12厘米，宽3～5厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封制得。

(3)紧急用水装置的制备

将片状正渗透膜与壳体采用热压的方法连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置。可拆卸吸液装置底部为一个外部带有螺纹的突起柱状连接口，上部盖上一个与连接口相匹配的带有内螺纹的瓶盖。此外，吸液装置还配备一个吸液头。该吸液头底部为与连接口匹配的底部含有内螺纹的接头，上面连接一个吸液管。吸液腔中装入可食用水球和袋装汲取物，即得所需紧急用水装置。

本发明实施例的另一个方面还提供了前述的高效可重复使用紧急用水装置于水质净化领域的用途。

例如，本发明还提供了一种净水方法，其包括：

提供前述的高效可重复使用紧急用水装置；

将所述紧急用水装置置于待净化水源中，按压含水机构使其所含水分流出，并使至少部分的汲取物溶解，在吸液腔内产生渗透压，从而使纯净的水自动扩散至吸液腔中，获得净化后的纯净水源。

优选的，吸水时该装置是采用塑料盖将吸水口密封拧紧，食用时，将密封盖换为方便饮用的吸液管。

优选的，所述净水方法还包括：循环使用时，首次饮用后，在所述吸液腔中保留的水量与壳体总体积的体积比为1：100～1：20。优选在吸液腔中保留10～15毫升水，以保证该装置重复使用时保持高效吸水性能。

优选的，采用所述紧急用水装置进行净水时，所述紧急用水装置的产水速率为0.5～1L/h。将该装置置于自然水中，捏破可食用水球使汲取物溶解，瞬时产生较高的渗透压，通量可达到0.5～1L/h。应对大量需水的情况下，将该装置整体放大就可以制备大量可饮用水，为多人提供纯净水源。

此外，饮用后该装置还可以通过重新加入袋装汲取物重复使用。每次饮用后，只需重新通过装置顶部连接口加入袋装汲取物就可以再次使用。并且，在该装置中配备大量袋装汲取物，可以多次重复使用，从而减轻携带者的负担。

优选的，所述待净化水源包括自然水、河水、生活污水等，该紧急用水装置能够给处于自然灾害、水污染突发以及野外用水提供快捷健康的饮用水。

藉由前述制备工艺，本发明的高效可重复使用紧急用水装置缩短了传统应急水袋使用时必须依靠水自然渗透溶解汲取物才能产生渗透压的过程，大大缩短了产生饮用水的时间；同时结构制作简单，高效快捷，轻便易携，可重复使用，实用性强，可广泛用于应急缺水情况，具有广阔的应用前景。

以下结合若干较佳实施例和附图对本发明的技术方案作更为详细的解释说明。

实施例1

请参阅图1和图2所示，本实施例制备的高效可重复使用紧急用水装置由正渗透膜片1、壳体2、可拆卸吸液装置3、可食用水球4、袋装汲取物5组成。正渗透膜片1与壳体2组成吸液腔，吸液腔中放有可食用水球4和袋装汲取物5，装置顶部带有可拆卸吸液装置3，将该紧急用水装置置于自然水中，按压可食用水球使其破裂产生小量水源，该部分水迅速与袋装汲取物接触，使汲取物溶解，产生较高的渗透压，使纯净的水自动扩散至吸液腔中，汲取物含有大量的营养物质，稀释后可直接饮用。该装置配有多个袋装汲取物，饮用后，取下吸水管，将袋装汲取物从吸水口加入到吸液腔中，将塑料盖拧紧，放入自然水中可重复循环使用。

本实施例的紧急用水装置的制备过程为：首先将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为3厘米大小的小球。然后，将10克果糖、维生素和矿物质混合物装入长8厘米、宽3厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封。最后将8×10厘米的醋酸纤维素膜片采用热压的方法与橡胶材质的壳体连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置，壳体顶部连接口直径为5.5厘米。

使用时，将该装置放于河中，使正渗透膜片与水接触，用手按压小水球使其破裂，1小时后，装置内吸取了0.5L水，将顶部盖子取下，替换上吸管可直接饮用稀释后的带有营养和矿物质的水。饮用后保证该装置内剩余10毫升水，将新的袋装汲取物放入该装置内部，重新置于河水中，1小时后该装置重新吸入0.6L水。

实施例2

本实施例的高效可重复使用紧急用水装置的结构请参考图1和图2。

本实施例的紧急用水装置的制备过程为：首先将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为5厘米大小的小球。然后，将30克蔗糖、维生素和矿物质混合物装入长11厘米、宽2厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封。最后将7×12厘米的聚砜膜片采用热压的方法与橡胶材质的壳体连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置，壳体顶部连接口直径为6.5厘米。

使用时，将该装置放于生活污水中，使正渗透膜片与水接触，用手按压小水球使其破裂，1小时后，装置内吸取了1L水，将顶部盖子取下，替换上吸管可直接饮用稀释后的带有营养和矿物质的水。饮用后保证该装置内剩余10毫升水，将新的袋装汲取物放入该装置内部，重新置于生活污水中，1小时后该装置重新吸入0.9L水。

实施例3

本实施例的高效可重复使用紧急用水装置的结构请参考图1和图2。

本实施例的紧急用水装置的制备过程为：首先将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为4厘米大小的小球。然后，将15克葡萄糖、维生素和矿物质混合物装入长10厘米、宽3厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封。最后将8×12厘米的聚醚砜膜片采用热压的方法与聚乙烯材质的壳体连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置，壳体顶部连接口直径为5.5厘米。

使用时，将该装置放于生活污水中，使正渗透膜片与水接触，用手按压小水球使其破裂，1小时后，装置内吸取了0.75L水，将顶部盖子取下，替换上吸管可直接饮用稀释后的带有营养和矿物质的水。饮用后保证该装置内剩余15毫升水，将新的袋装汲取物放入该装置内部，重新置于河水中，1小时后该装置重新吸入0.7L水。

实施例4

本实施例的高效可重复使用紧急用水装置的结构请参考图1和图2。

本实施例的紧急用水装置的制备过程为：首先将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为4厘米大小的小球。然后，将25克乳糖、维生素和矿物质混合物装入长12厘米、宽4厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封。最后将9×13厘米的聚氯乙烯膜片采用热压的方法与PVC聚酯纤维材质的壳体连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置，壳体顶部连接口直径为5.7厘米。

使用时，将该装置放于生活污水中，使正渗透膜片与水接触，用手按压小水球使其破裂，1小时后，装置内吸取了0.85L水，将顶部盖子取下，替换上吸管可直接饮用稀释后的带有营养和矿物质的水。饮用后保证该装置内剩余12毫升水，将新的袋装汲取物放入该装置内部，重新置于生活污水中，1小时后该装置重新吸入0.78L水。

实施例5

本实施例的高效可重复使用紧急用水装置的结构请参考图1和图2。

本实施例的紧急用水装置的制备过程为：首先将褐藻胶溶解于低钙水，然后和水混合，将混合液装入容器中，滴入含有乳酸钙的溶液中，将形成直径为4厘米大小的小球。然后，将22克葡萄糖、维生素和矿物质混合物装入长11厘米、宽4厘米的长袋中，袋四边采用热压法热封。最后将8×12厘米的聚丙烯腈膜片采用热压的方法与橡胶材质的壳体连接，壳体顶部带有可拆卸吸液装置，壳体顶部连接口直径为5.5厘米。

使用时，将该装置放于生活污水中，使正渗透膜片与水接触，用手按压小水球使其破裂，1小时后，装置内吸取了0.78L水，将顶部盖子取下，替换上吸管可直接饮用稀释后的带有营养和矿物质的水。饮用后保证该装置内剩余15毫升水，将新的袋装汲取物放入该装置内部，重新置于生活污水中，1小时后该装置重新吸入0.75L水。

对照例1：

本对照例采用市售的传统应急水袋，放置于河水中，1小时后，装置内吸取了0.1L水。

由此可见，本发明的紧急用水装置与现有技术相比，缩短了传统应急水袋使用时必须依靠水自然渗透溶解汲取物才能产生渗透压的过程，大大缩短了产生饮用水的时间。

此外，本案发明人还参照实施例1-实施例5的方式，以本说明书中列出的其它原料和条件等进行了试验，并同样制得了产生速率高、高效快捷、轻便易携、可重复使用、实用性强的紧急用水装置。

应当理解，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (25)

1.一种高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于包括：壳体以及正渗透膜，所述壳体与正渗透膜密封连接形成一吸液腔，所述吸液腔内容置有汲取物，以及包含有至少用以使所述汲取物溶解的水分的含水机构，所述含水机构至少能够在受到外力作用后将所含水分释放，且能够使至少部分的所述汲取物溶解，从而在所述吸液腔内产生渗透压，所述含水机构为水球，所述水球的内部包含水，外壁的材质为褐藻胶和乳酸钙形成的凝胶状化合物，所述正渗透膜的材质选自醋酸纤维素、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯和聚丙烯腈中的任意一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述壳体一侧设置有一开口部，所述正渗透膜覆设于所述开口部上。

3.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述壳体与正渗透膜以热压的方式固定连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于还包括可拆卸吸液装置，所述可拆卸吸液装置与壳体的顶部开口处活动连接。

5.根据权利要求4所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于，所述可拆卸吸液装置包括：突起柱状连接口以及与所述连接口相匹配连接的盖体。

6.根据权利要求5所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述盖体为吸液头，所述吸液头至少包括一吸液管。

7.根据权利要求6所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述吸液管为硅胶管。

8.根据权利要求6所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述盖体或吸液头与连接口通过螺纹匹配连接。

9.根据权利要求5所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述连接口的直径大于5cm。

10.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述正渗透膜还包括支撑层。

11.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述汲取物为易溶解且含有高能量和维持人体机能所需物质的固态颗粒和/或粉末物质。

12.根据权利要求11所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述汲取物选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、维生素和矿物质中的任意一种或两种以上的组合。

13.根据权利要求11所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述汲取物的质量为10~30g。

14.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述汲取物容置于一袋状部件内，所述袋状部件至少能够容纳所述汲取物并且能够供水通过。

15.根据权利要求14所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述袋状部件为网状布袋。

16.根据权利要求14所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述袋状部件的长为8~12cm，宽为3~5cm。

17.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述水球的直径为3~5cm。

18.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述壳体的材质选自橡胶、乳胶、聚乙烯和PVC聚酯纤维中的任意一种或两种以上的组合。

19.根据权利要求1所述的高效可重复使用紧急用水装置，其特征在于：所述壳体的形状选自袋状或长方体形状。

20.一种制备如权利要求1-19中任一项所述的高效可重复使用紧急用水装置的方法，其特征在于包括：

将褐藻胶溶解于低钙水，之后与水混合，将所得混合液滴入含有乳酸钙的溶液中，获得含水机构；

将正渗透膜与壳体密封连接形成吸液腔，将所述含水机构和汲取物置入所述吸液腔内，获得所述高效可重复使用紧急用水装置。

21.权利要求1-19中任一项所述的高效可重复使用紧急用水装置于水质净化领域的用途。

22.一种净水方法，其特征在于包括：

提供权利要求1-19中任一项所述的高效可重复使用紧急用水装置；

将所述紧急用水装置置于待净化水源中，按压含水机构使其所含水分流出，并使至少部分的汲取物溶解，在吸液腔内产生渗透压，从而使纯净的水自动扩散至吸液腔中，获得净化后的纯净水源。

23.根据权利要求22所述的净水方法，其特征在于，所述净水方法还包括：净水结束后，在所述吸液腔中保留的水量与壳体总体积的体积比为1：100~1：20。

24.根据权利要求22所述的净水方法，其特征在于：采用所述紧急用水装置进行净水时，所述紧急用水装置的产水速率为0.5~1L/h。

25.根据权利要求22所述的净水方法，其特征在于：所述待净化水源为河水或生活污水。

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