CN113893690A - 一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构 - Google Patents

Abstract

氘水、氚水是核电工业和医疗等重要的基础，但现有浓缩氘水技术消耗能源极多、成本极高、技术十分复杂。日本福岛第一核电站产生的核废水，含有大量氚、锶90、钴16、碘129、碳14、锝99等放射性物质、处理成本高，日本政府于2021年4月13日决定二年后排入太平洋，将严重影响太平洋及整个海洋的生态环境。本发明提供一种环保吸收外界热量蒸发水并浓缩氘水氚水的装置及结构，水5通过重力自流、毛细现象润湿吸水物1，并吸收外界热量进行蒸发，通过气体扩散分离法，利用氕水比氘水氚水的分子量较小的差异，排出水5中的氕水，使水5中的氘水氚水等物质的浓度增加。在无害处理核废水的同时，还可进一步提取氘水氚水。

Description

一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构

技术领域

本发明涉及浓缩氘水的技术领域，尤其是涉及利用蒸发技术浓缩氘水氚水的技术领域。。

背景技术

现有利用蒸发技术浓缩氘水氚水的技术，利用在一个大气压下氕水（分子式H2O，分子量18.0153）沸点是100℃、氘水（分子式D2O，分子量20.0275）沸点是101.42℃、氚水中氚水（分子式T2O）沸点是104℃的微小差异，对天然水进行蒸馏，通过控制蒸发温度将天然水中99.73%的氕水蒸发掉，而残液则含有较多的氘水、氚水、半氘水（分子式HDO）、重氧水、氧-18水、极氘水等以及其他物质（以下称“氘水氚水混合液”）。存在如下缺陷：

1.需要消耗大量能源，生产成本高，增加碳排放；

2.在加热蒸发汽化的工序中，产生的大量热量传递到外界环境，加剧全球变暖；

3.设备要求精度高，工艺十分复杂，控制难度大。

当今世界的能源紧缺，氘水是核电工业和医疗等重要的基础，但提取氘水的消耗能源极大、成本极高、技术十分复杂，严重制约了核电工业和某些医疗技术的发展；同时，核电站产生的氚水（特别是含有放射性元素氚的氚水）日益增多，严重影响地球的生态环境，亟需低成本的氚水分离技术。特别是，日本福岛第一核电站核废水，不仅有氚，还有锶90,、钴16、碘129、碳14、锝99等等大量放射性物质残留，这些元素的半衰期都很长，更容易被海洋生物和海底底泥吸收，所以更可能在鱼类等体内富集，并进入人类的食物中；但由于处理成本过高，致使日本政府于2021年4月13日决定两年后排入太平洋，将严重影响太平洋及整个海洋的生态环境。

发明内容

本发明解决的技术问题是，创造性的发明一种环保、高效、持续蒸发水的方法，在低能耗或无能耗、低成本维护的条件下全天候运行，不需要额外消耗大量能源对水进行加热到沸腾或接近沸腾，仅需要从自然界吸收热量，即能实现水的快速蒸发。将溶解或悬浮于水中的化学物质分离，并利用氕水比氘水氚水饱和蒸汽压更大的微小差异、氕水比氘水氚水的的分子量更轻的性质，运用气体扩散分离法（gaseous diffusion process）使氕水排出到外界，而使氘水氚水混合液留在残液中，从而实现氕水与氘水氚水等其他物质分离的效果，浓缩一定浓度的氘水氚水混合液。另外，本发明可以设计成任意形状和任意尺寸，在大多数环境下都能使用，且成本低廉、维护简单，适用于大规模使用，特别适用于气温较高、光照较强的地区，如热带地区、沿海沙漠地区、远洋轮船等。

本发明的发明点在于克服了现有的存在以下普遍存在的、偏离客观事实的认识：

一是认为水层太薄（如≤5mm）容易因蒸发等原因而干燥，难以持续蒸发。由此在实际使用时往往使所述水层的厚度较厚（如＞5mm），造成水蒸发速率慢、装置笨重造价高，并且经常通过直接喷淋等方式补充水，造成水过多而四处横流，极大的浪费水资源、污染环境。发明人经实验发现，实际情况并非如此：不需要通过增加所述水层的厚度也能有效维持所述水层的存在，只要在所述吸水物1和导水条2的毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象）能到达到的高度（如≤50mm、≤100mm、≤150mm等）内进行补水，和\或所述吸水物1和导水条2低于水面，当所述吸水物1的水平宽度（即同一水平面的宽度）较大时（如≤50mm、≤100mm、≤150mm、≤300mm、≤500mm等），自上至下、平行、均衡的设置间隔一定距离（如≤50mm、≤100mm、≤150mm等）的所述导水条2，就能实现给所述吸水物1全部的、均衡的、持续的润湿。特别在所述吸水物1被防水物（如塑料薄膜、金属、瓷器、玻璃等）、或透气性较差的物体（如分布有≤1mm孔洞的纺织物、防水物等）时，可将水平宽度更大的所述吸水物1润湿，或减少所述导水条2的分布密度。

二是认为运用气体扩散分离法（gaseous diffusion process）分离混合气体时，必须将温度保持在沸腾或汽化温度以上（如六氟化铀UF6的熔点64.5~64.8℃(三相点温度)，沸点56.4℃，而使其保持在80℃），才能使混合气体不受冷液化或固化而阻塞所述微孔20，进行持续的分离。发明人经实验发现，所述水5在常温下也能进行蒸发，根据孔洞扩散律（smallporediffusionlaw）水在毛细结构表面的蒸发速度为自然水面的100倍以上；将所述吸水物1和所述导水条2利用热压复合等技术与所述分离膜3贴在一起制成所述装置主体7；由于所述吸水物1、所述导水条2为纤维结构，其表面凹凸不平的毛细结构，在所述吸水物1、所述导水条2与所述分离膜3连接处，形成数量巨大（如>10000个/c㎡）内径≤0.1mm的空腔19，且能与所述分离膜3中的微孔20连接为同一空间；根据饱和蒸气原理（saturatedvapor）所述水5在所述空腔19内不断的蒸发和液化，使所述空腔19内一直充满饱和的水蒸气，而水蒸气液化后能迅速被所述吸水物1、所述导水条2吸收，难以形成较大的水滴而阻塞所述微孔20；同时，由于氘水氚水更容易被液化，使所述水5持续在所述吸水物1、所述导水条2中流动，也将氘水氚水传输到所述集水器6中，如此使氘水氚水等浓缩在所述水5的残液中。

三是认为运用运用气体扩散分离法（gaseous diffusion process）分离混合气体时，必须使用气泵等增强气压，才能使混合气体通过分离膜3进行分离。发明人经实验发现，根据饱和蒸气原理（saturated vapor）使空腔19内所述水5的饱和蒸气压高于外界，且外界更利于水气的扩散，特别在气温较高而湿度较低的环境中，水气能从所述空腔19穿过所述微孔20持续不断的排出到外界中，特别是当所述吸水物1与所述分离膜3紧密贴合在一起时，进一步防止水气因在所述分离膜3内表面液化而阻塞所述微孔20，提高分离的有效进行。

本发明遵循的理论和原理：

1.万有引力定律（Law of universal gravitation），即水的重力自流理论：（验证小实验：自然界的水自上而下的流动即水的重力自流，雨水从天空落下等）任何两个质点都存在通过其连心线方向上的相互吸引的力。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。存在与这个宇宙中的任何有质量的物体之间都存在着相互之间形成的万有引力，同理存在与地球上的任何物体都受到地球对它的引力。由于重力的原因，重力作用在物体上，使物体向下移动。水具有质量，在不受其他外力阻碍的情况下，在地球上会受到向地心的引力，这种引力就是重力，在重力作用下，物体总是从远离地心的方向，向靠近地心的方向移动，也就是从高处向低处移动。而水作为液体，不能像固体一样通过摩擦力固定在倾斜的地方，因此它总是向斜面下方流去。

2.毛细现象原理（capillarity）：（验证小实验：把水倒在纸巾或吸水布料上，水会在纸巾或吸水布料扩散，润湿纸巾或吸水布料的一部分或全部，包括纸巾或吸水布料中比水浸入点更高的一部分；如此，水能在具有毛细结构的物体中，在一定范围和高度内进行传输）细小的玻璃管插入水中，水会在管中上升到一定高度才停止；但把细小玻璃管插入水银中时，水银会在管中下降一定高度；这便是固、液、气三相界面上产生的毛细现象。液体表面类似张紧的橡皮膜，如果液面是弯曲的，它就有变平的趋势。因此凹液面对下面的液体施以拉力，凸液面对下面的液体施以压力。浸润液体在毛细管中的液面是凹形的，它对下面的液体施加拉力，使液体沿着管壁上升，当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象。毛细作用，是液体表面对固体表面的吸引力。毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外液面；毛细管插入不浸润液体中，管内液体下降，低于管外液面。这种现象就是毛细现象。在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子。植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管，它能把土壤里的水分吸上来。砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象。在这些物体中有许多细小的孔道，起着毛细管的作用。有些情况下毛细现象是有害的。例如，建筑房屋的时候，在砸实的地基中毛细管又多又细，它们会把土壤中的水分引上来，使得室内潮湿。建房时在地基上面铺油毡，就是为了防止毛细现象造成的潮湿。水沿毛细管上升的现象，对农业生产的影响很大。土壤里有很多毛细管，地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来。如果要保存地下的水分，就应当锄松地面的土壤，破坏土壤表层的毛细管，以减少水分的蒸发。

3.热传导理论（Thermal Conductivity）：（验证小实验：拿一杯玻璃杯倒热水，手会感觉很烫，玻璃杯的杯壁越薄，感觉烫的时间越快；如此，相同物体的厚度越薄，则其两侧物体传导热量的速度越快）两个相互接触且温度不同的物体，或同物体的各不同温度部分间在不发生相对宏观位移的情况下所进行的热量传递过程称为热传导（简称导热）。物质传导热量的性能称为物体的导热性。导热是依靠材料中的电子、原子、分子和晶格热运动来传递热量。但材料性质不同，其主要导热机理不同，效果也不一样。一般来说，金属的热导率大于非金属，纯金属热导率大于合金。物质三态中，固态热导率最大，液态次之，气态最小。例如：标准大气压下0℃时的冰、水和水蒸气的热导率分别为2.22W/（m•K）、0.55W/（m・K）和0.183W/（m・K）。金属导热主要依靠自由电子的热运动，导电性能好的金属材料其热导率也大。金属热导率范围在2.3~420W/（m・K），银是420W/（m•K）。但纯金属内加入其他元素成为合金后，由于这些元素的嵌入，严重阻碍自由电子的运动，使热导率大大下降。例如纯铜的λ=398W/（m・K），加人30%的锌后纯铜变成黄铜，λ仅为109W（m・K）。非金属材料导热主要依靠晶格结构振动产生弹性波的方式来传递能量。物理学中称它为声子传递能量。在传递过程中，若存在声子散射的因素，如晶体缺隙、裂纹，热导率会显著下降。液体的热导率在0.07－0.7W/（m・K）的范围内，液体的导热机理比较复杂。气体的导热是依靠分子热运动，高温区分子的速度高于低温区，通过分子碰撞把能量传给低温区分子。气体热导率在0.006－0.7W/（m・K）范围。气体分子对热导率影响较大，分子量越小、重量越轻、运动速度越快，热导率就越大。电厂发电机采用氢气冷却代替空气冷却，冷却效果较好就是这个道理。

4.蒸发原理（evaporate）；（验证小实验：自然界海洋、河流、湖泊等的蒸发，地面、植物中水的蒸发等；将水浸湿纸巾或吸水布料，放置一段时间后，水将完全蒸发；如此，水在自然环境中，可以吸收外界热量进行蒸发）蒸发和沸腾都是汽化现象，是汽化的两种不同方式。蒸发是在液体表面发生的汽化过程，沸腾是在液体内部和表面上同时发生的剧烈的汽化现象。溶液的蒸发（evaporation）通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化，以提高溶液中非挥发性组分的浓度（浓缩）或使溶质从溶液中析出结晶的过程。通常，温度越高、液面暴露面积越大，蒸发速率越快；溶液表面的压强越低，蒸发速率越快。蒸发量是指在一定时段内水分经蒸发而散布到空中的量，通常用蒸发掉的水层厚度的毫米数表示，水面或土壤的水分蒸发量，分别用不同的蒸发器测定。一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。从微观上看，蒸发就是液体分子从液面离去的过程。由于液体中的分子都在不停地作无规则运动，它们的平均动能的大小是跟液体本身的温度相适应的。由于分子的无规则运动和相互碰撞，在任何时刻总有一些分子具有比平均动能还大的动能。这些具有足够大动能的分子，如处于液面附近，其动能大于飞出时克服液体内分子间的引力所需的功时，这些分子就能脱离液面而向外飞出，变成这种液体的汽，这就是蒸发现象。飞出去的分子在和其他分子碰撞后，有可能再回到液面上或进入液体内部。如果飞出的分子多于飞回的，液体就在蒸发。在蒸发过程中，液体蒸发不仅吸热还有使周围物体冷却的作用。当液体蒸发时，从液体里跑出来的分子，要克服液体表面层的分子对它们的引力而做功。这些分子能做功，是因为它们具有足够大的动能。比平均动能大的分子飞出液面，速度大的分子飞出去，而留存液体内部的分子所具有的平均动能变小了。所以在蒸发过程中，如外界不给液体补充能量，液体的温度就会下降。这时，它就要通过热传递方式从周围物体中吸取热量，于是使周围的物体冷却。

5.孔洞扩散律（smallporediffusionlaw）：（验证小实验：一是现实中的晒衣服和被子等；二是将水浸湿纸巾或吸水布料，放置于太阳下，几十分钟到数小时后，纸巾或布料中的水完全蒸发；如此，具有毛细结构的吸水物中的水更易于蒸发）叶片上有许多气孔，但每个气孔的面积很小。气孔在叶面上所占面积百分比，一般不到1%，气孔完全张开也只占1%-2%，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积蒸发量的10%-50%，甚至达到100%。也就是说，经过气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至100倍。这是因为气体通过多孔表面扩散的速率，不与孔洞的面积成正相关，而与孔洞的周长成正相关。。这是因为在任何蒸发面上，气体分子除经过表面向外扩散外，还沿边缘向外扩散。在边缘处，扩散分子相互碰撞的机会少，因此扩散速率就比在中间部分的要快些。扩散表面的面积较大时（例如大孔），边缘周长与面积的比值小，扩散主要在表面上进行，经过大孔的扩散速率与孔的面积成正比。然而当扩散表面减小时，边缘周长与面积的比值即增大，经边缘的扩散量就占较大的比例，且孔越小，所占的比例越大，扩散的速度就越快。大多数植物白天的蒸腾速率是15-250g/m2/h，夜晚是1-20g/m2/h。

6.饱和蒸气原理（saturated vapor）：（验证小实验：将完全密封半瓶水，放置于太阳下，不用几分钟，瓶子的内壁上出现水珠；如此，封闭空间内的水能通过吸收外界热量，而不断的、重复的蒸发和液化）当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸气分子。由于蒸气分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸气分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动态平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸气分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其蒸气称为饱和蒸气或干饱和蒸气。上述的动态平衡是建立在一定的温度和压力的条件下的，而且这种情况下温度和压力是互不独立的状态参数。若温度或压力改变，则平衡就会被破坏，经过一段时间后，又会在新的动平衡条件下出现饱和状态。

7.气体扩散分离法（gaseous diffusion process）：（验证小实验：用所述分离膜3、或用针尖打有小孔的塑料薄膜，完全包裹被水浸湿的纸巾或吸水布料，然后放置于太阳下，经过数小时照射后，纸巾或布料的水分完全蒸发到外界；如此，能通过吸收外界热量而使水气透过所述分离膜3排出到外界）使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。关键技术是设置阻挡板，它是一块多孔的金属薄板或薄膜，每平方英寸上有上百万个微孔。这些金属板被做成管子，然后被密封在容器中。整个装置被称为扩散器。当气体即六氟化铀被泵打进这些管子时，六氟化铀气体就开始被分离，通过4000多次重复分离，最终才能得到纯度为99%的铀235。基本原理是:在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 （例如235UF6和238UF6）的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。当气体通过扩散膜时，速率大的轻分子（235UF6）通过的几率比速率小的重分子（238UF6）的大。对于六氟化铀气体，气体扩散分离法的理想单级浓缩系数为4.29×10-3。在实际扩散机中，浓缩系数远不能达到理想值，70年代末80年代初，最高水平可达2×10-3。由于气体扩散分离法的一次分离系数很小，在生产中需要把很多级按一定方式连接成级联。简单串联级联见通过膜后的气体（精料）送入前一级，未通过膜的气体（贫料）送入后一级，铀235逐级加浓。根据气体分子运动学说和气体扩散定律，当气体混合物是在容器内时，轻分子的运动速度快，撞击器壁的机会多；重分子的运动速度慢，撞击器壁的机会少。如果器壁具有无数微孔，每孔只容许分子单独通过，则轻分子通过器壁的机会一定比重分子多。扩散结果是器内的轻分子相对地减少，富集于器外；器内的重分子相对地增加，并富集于器内。因此可以得到一定程度的分离。这种方法主要用于分离同位素。对分子量相差很小的混合气体，如铀235和铀238的六氟化物，必须连续进行多次，才能达到所需要的分离程度。

本说明书中公开的技术方案，用以更好说明本发明的技术特征，而非对其限制；在本发明的思路下，本发明的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如下所述的本发明的不同方面的许多其它变化，其依然可以对所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。除非另有定义，本说明书中所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中所使用的术语只是为了描述本发明技术特征的目的，不是旨在于限制本发明。需要说明的是：当A部件被称为“固定于”B部件，A部件可以直接在B部件上或者也可以存在居中的部件；当A部件被认为是“连接”B部件，A部件可以是直接连接到B部件或者可能同时存在居中部件；当A部件被认为是与B部件“相互靠近”，A部件可以直接在B部件上或者也可以与B部件有一定的间距,只要实现A、B部件的功能即可，如能将水从A部件输送到B部件、或将热量从A部件传导到另B部件；当A部件被认为是与B部件“直接接触”，A部件可以直接在B部件上或者也可以两者的间距≤1mm；当A部件被认为是与B部件“贴在一起”，A部件可以直接在B部件上或者也可以与B部件贴合成一体。

（一）一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，集水器6等，其特征是：

1.所述装置至少设置1个所述吸水物1，所述吸水物1为任意几何尺寸的、任意形状的吸水物体；所述吸水物体包括并不限于以下至少之一的物体：表面和\或内部结构可被水5浸润的物体，表面和\或内部结构表面可附着所述水5的物体等；所述吸水物1只要能被所述水5润湿，且表面和\或内部具有毛细结构即可；例如，如图3、4、5所示，所述吸水物1为厚度0.1-1mm、长度10m-10m、宽度1m-30m的薄片状脱脂棉布或脱脂棉纱；又例如，如图7、8所示，所述吸水物1为厚度0.1-1mm、长度10m-10m、宽度10m-30m的薄片状吸水纸巾；又例如，如图10、11所示，所述吸水物1为直径0.1-1mm、长度1m-10m、长桶状的快干仿棉布；又例如，如图11所示，所述吸水物1为直径1mm-30mm、长度1m-5m、长正六角桶条状的吸水纤维织物；又例如，如图12所示，所述吸水物1为直径1mm-30mm、长度1m-5m、长圆桶条状的吸水海绵层；又例如，如图12所示，所述吸水物1为直径1mm-30mm、长度1m-5m、长圆条状的吸水纤维织物；又例如，如图16、17、18所示，所述吸水物1厚度0.1-1mm、长度1m-100m、宽度10m-30m的薄片状脱脂棉布；如此，所述吸水物1包含有毛细结构，不仅能吸收和蒸发所述水5，还能利用毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象）使所述水5在所述吸水物1中扩散，同时，所述吸水物1的厚度较薄（如0.1mm-1mm）、比表面积较大，有利于所述吸水物1表面上的所述水5快速蒸发；

所述水5，包括并不限于以下至少之一：纯净水、自来水、自然界的淡水、海水、污水、废水等；例如水中含有任意浓度的具有杀菌性能、和\或消毒性能、和\或驱虫性能、和\或任意气味的化学物质；如此，所述吸水物1和导水条2被所述水5润湿后，还具有杀菌、消毒、驱虫、香味多种功效，防止所述吸水物1和导水条2的霉变、发臭等；应尽量使用含有杂质较少、和\或具有防变质的水5，以减少所述装置使用时的维护难度；

2.所述装置至少设置1条所述导水条2，所述导水条2为任意长度、宽度≤100mm、厚度≤100mm的吸水条状物；所述吸水条状物包括并不限于以下至少之一的结构：表面和\或内部结构可被水5浸润的物体，表面和\或内部结构表面可附着所述水5的物体，内部结构可被水5浸润、且表面不可被水5浸润的物体，表面和\或内部结构可被水5浸润、且部分和\或全部外表面附着防水物的物体等；所述导水条2只要能被所述水5润湿，且表面和\或内部具有毛细结构即可；例如，如图3所示，所述导水条2为长度1m-10m、横截面为直径5mm-50mm半圆形条状的棉花纤维条；例如，如图5所示，所述导水条2为长度1m-10m、横截面为直径5mm-50mm圆形条状的吸水化学纤维条；如此，一是所述水5能快速润湿所述导水条2，并在所述导水条2中扩散；二是所述导水条2的截面面积较小、固定长度的所述导水条2的体积较小，能用较少的所述水5使更长的所述导水条2完全润湿；三是所述导水条2具有吸附所述水5的作用，能在一定程度上防止所述水5从所述导水条2中溢出；所述导水条2设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述吸水物1上的任意位置，位于所述装置主体7上的任意位置，位于所述储水器4中的任意位置，位于所述集水器6中的任意位置，位于所述装置以外的任意位置、且与所述装置的其它部分相连接；如图3所示，所述导水条2为位于所述吸水物1和所述分离膜3之间；如图3所示，所述导水条2为长度1m-10m、横截面为直径5mm-50mm半圆形条状的棉花纤维条；例如，如图5所示，所述导水条2从上而下分布于所述储水器4和所述集水器6之间，且相互间平行分布、均衡间隔20mm-100mm；例如，如图5所示，所述导水条2位于2层所述吸水物1的夹层中间；如此，所述导水条2能利用水的重力自流（即水自上而下的流动）和毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象），将所述水5均衡的传输到所述吸水物1的所有部分；

3.所述分离膜3为任意尺寸的、任意形状的、分布有孔径≤100μm所述微孔20的膜状防水物；所述膜状防水物包括并不限于以下至少之一的物体：一侧表面不可被所述水5浸润的物体，两侧表面不可被所述水5浸润的物体，内部结构不可被所述水5浸润的物体等；例如，如图1、3所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，厚度为1-30μm的氧化石墨烯薄膜；又例如，如图5、6、7、8所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，所述微孔20孔径范围在0.1-1μm的高分子分离膜；又例如，如图10、11、14、16、17、18所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，所述微孔20孔径在0.05μm至1nm之间的超滤陶瓷膜等；如此，一是所述分离膜3能与所述吸水物1紧密贴合在一起，形成所述空腔19，防止产生水珠阻塞所述分离膜3中的孔洞；二是所述分离膜3中的孔径较小，能对所述水5蒸发的水蒸气进行分离；三是所述分离膜3具有一定的防水功能，防止所述水5溢出；

4.所所述分离膜（3）包裹所述吸水物1、所述导水条（2的全部和\或部分外表面，通过包括并不限于以下至少之一的结构相连接构成装置主体7：所述吸水物1、所述导水条2和所述分离膜3通过相互靠近且能实现直接接触相连接，所述吸水物1、所述导水条2和所述分离膜3通过直接接触相连接，所述吸水物1、所述导水条2和所述分离膜3通过贴在一起相连接，所述吸水物1、所述导水条2和所述分离膜3制成一体结构相连接等；例如，如图1、3所示，所述吸水物1为厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如40支及以上的棉布、棉纱、棉花层等），所述导水条为横截面为直径5mm-50mm半圆形条状的棉花纤维条，所述分离膜3为厚度1-100μm、所述微孔20孔径范围在0.1-1μm的高分子分离膜，所述分离膜3包裹所述吸水物1、所述导水条2的部分外表面、而使其上下两头露出，通过粘合、热压复合等技术贴在一起相连接；又例如，如图5所示，如图5所示，所述吸水物1为厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如40支及以上的棉布、棉纱、棉花层等），所述导水条为横截面为直径5mm-50mm圆形条状的棉花纤维条，所述分离膜3为厚度1-100μm、所述微孔20孔径范围在0.1-1μm的微滤（MF）高分子分离膜，所述分离膜3包裹所述吸水物1、所述导水条2的部分外表面、而使其上下两头露出，所述导水条2分别与2层所述吸水物1、或只与1层所述吸水物1通过缝纫或粘合技术贴在一起相连接；又如图7、8所示，所述吸水物1为厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如40支及以上的棉布、棉纱、棉花层等），所述分离膜3为厚度1-100μm、所述微孔20孔径范围在0.05um-1nm的超滤（UF）分离膜，所述分离膜3包裹所述吸水物1的部分外表面、而使其上下两头露出，通过粘合、热压复合等技术贴在一起相连接；又如图9、10、11、12所示，所述吸水物1为厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如40支及以上的棉布、棉纱、棉花层等），所述分离膜3为厚度1-100μm、所述微孔20孔径范围在0.05um-1nm的纳滤（NF）分离膜，所述分离膜3包裹所述吸水物1的部分外表面、而使其上下两头露出，通过粘合、热压复合等技术贴在一起相连接；又如图14、17、18所示，所述吸水物1为厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如40支及以上的棉布、棉纱、棉花层等），所述分离膜3为厚度1-100μm、所述微孔20孔径范围在0.05um-1nm的反渗透（RO）分离膜等，所述分离膜3包裹所述吸水物1的部分外表面、而使其上下两头露出，通过粘合、热压复合等技术贴在一起相连接；如此，一是所述吸水物1、所述导水条2和所述分离膜3的有效连接；二是实现在所述吸水物1和\或所述导水条2被所述水5润湿后，所述水5不能以液体形态浸入所述分离膜3的另一侧表面；三是使与所述分离膜3两侧表面分别直接接触的所述吸水物1和外界空间之间进行热量传导，使所述水5持续蒸发；四能有效隔开所述分离膜3两侧的空间，利用两侧空间内水蒸气压力差对水蒸气进行有效分离；

5.所述装置设置至少1个所述储水器4，具体包括并不限于以下至少之一的设置方式：所述储水器4位于所述装置主体7上的任意位置，所述储水器4位于所述装置主体7以外的任意位置，所述储水器4位于所述装置主体7的上方和\或靠近上方的位置等；例如，如图1、6、9所示，所述储水器4位于所述装置主体7的上方；如此，所述储水器4中的所述水5能够利用水的重力自流（即水自上而下的流动），输送到所述装置主体7中；所述储水器4包括并不限于以下至少之一的结构：所述储水器4为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水5的、和\或任意位置上设置有注水口8和\或出水口9的空心容器，所述储水器4为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水5的吸水物体，所述储水器4为任何将外界所述水5输送到所述装置的输水系统等；例如，如图1、9所示，所述储水器4为长度为1m-10m、高度100mm-300mm的、宽度为20mm-200mm的、由防水物（如塑料、金属、瓷器等）制成的、可存储所述水5的圆桶状空心容器；又例如，所述储水器4为长度为100mm-200m、高度100mm-300mm的、宽度为20mm-200mm的、由防水物（如塑料、金属、瓷器等）制成的、可存储所述水5的圆桶状空心容器；所述注水口8和所述出水口9位于所述储水器4的任意位置，为穿过所述储水器4外壳的包括并不限于孔洞、管道、空隙、缝隙、阀门等其中至少之一的结构；只要能通过所述水5即可，所述注水口8和\或出水口9可以设置有阀门，控制所述水5的流量；例如，如图1、6、9所示，所述注水口8位于所述储水器4的顶盖上、且设置有注水管15，所述出水口9位于所述储水器4最下方的外壳上；如此，所述水5能通过所述注水口8注入所述储水器4中，并利用水的重力自流（即水自上而下的流动）通过所述出水口9输送出来；

6.所述装置主体7与所述储水器4通过包括并不限于以下至少之一的方式相连接：所述装置主体7与所述储水器4和\或所述出水口9通过相互靠近相连接，所述装置主体7与所述储水器4和\或所述出水口9通过直接接触相连接，所述装置主体7与所述储水器4和\或所述出水口9通过导水管道相连接，所述装置主体7穿过所述出水口9、且伸入所述储水器4中相连接等；只要能实现将所述储水器4中的所述水5，输送到所述导水条2和\或吸水物1即可，当所述储水器4低于所述吸水物1的最高处时，可利用水泵等将所述水5输送至高于所述吸水物1的最高处或其附近；例如，如图1、6、9所示，所述的储水器4位于所述装置主体7的上方位置，所述装置主体7穿过所述出水口9伸入所述储水器4；如此，实现将所述储水器4中的所述水5，利用水的重力自流（即水自上而下的流动）输送到所述装置主体7的所述导水条2和\或吸水物1中；

7.所述装置设置至少1个所述集水器6，具体包括并不限于以下至少之一的设置方式：所述集水器6位于所述装置主体7上的任意位置，所述集水器6位于所述装置主体7以外的任意位置，所述集水器6位于所述装置主体7的下方和\或靠近下方的位置等；例如，如图1、6、9所示，所述集水器6位于所述装置主体7的下方；如此，所述装置主体7中的所述水5能够利用水的重力自流（即水自上而下的流动），输送到所述集水器6中；所述集水器6包括并不限于以下至少之一的结构：所述集水器6为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水5的、和\或任意位置上设置有入水口10和\或排水口11的空心容器，所述集水器6为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水5的吸水物体，所述集水器6为收集所述装置溢出的所述水5的输水系统等；例如，如图1、9所示，所述集水器6为长度为1m-10m、高度100mm-300mm的、宽度为20mm-200mm的、由防水物（如塑料、金属、瓷器等）制成的、可存储所述水5的圆桶状空心容器；又例如，所述集水器6为长度为100mm-200m、高度100mm-300mm的、宽度为20mm-200mm的、由防水物（如塑料、金属、瓷器等）制成的、可存储所述水5的圆桶状空心容器；所述入水口10和所述排水口11位于所述集水器6的任意位置，为穿过所述集水器6外壳的包括并不限于孔洞、管道、空隙、缝隙、阀门等其中至少之一的结构；只要能通过所述水5即可，所述入水口10和\或排水口11可以设置有阀门，控制所述水5的流量；例如，如图1、6、9所示，所述入水口10位于所述集水器6的顶盖上，所述排水口11位于所述集水器6最下方的外壳上、且设置有排水管16；如此，所述装置主体7中的所述水5能利用水的重力自流（即水自上而下的流动）通过所述入水口10流入所述集水器6中，并利用水的重力自流（即水自上而下的流动）通过所述排水口11和所述排水管16输送出来；

8.所述装置主体7与所述集水器6通过包括并不限于以下至少之一的方式相连接：所述装置主体7与所述集水器6和\或所述入水口10通过相互靠近相连接，所述装置主体7与所述集水器6和\或所述入水口10通过直接接触相连接，所述装置主体7与所述集水器6和\或所述入水口10通过导水管道相连接，所述装置主体7穿过所述入水口10、且伸入所述集水器6中相连接等；只要能实现将所述装置主体7中的所述水5，输送到所述集水器6中即可；例如，如图1、6、9所示，所述的集水器6位于所述装置主体7的下方位置，所述装置主体7穿过所述入水口10伸入所述集水器6；如此，所述装置主体7中的所述水5能利用水的重力自流（即水自上而下的流动）通过所述入水口10流入所述集水器6中，并利用水的重力自流（即水自上而下的流动）通过所述排水口11和所述排水管16输送出来；

如图1-4所示，所述吸水物1为长度1m-10m、宽度1m-10m、厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如脱脂棉布、脱脂棉纱、吸水纸巾、快干仿棉布、吸水无纺布等，只要能被所述水5润湿且表面和\或内部具有毛细结构即可）；所述导水条2为任意长度的、直径为5mm-50mm的、圆柱体状的吸水物体（如脱脂棉条、吸水化学纤维条等，只要能被所述水5润湿且表面及内部具有毛细结构即可）；所述导水条2利用缝纫、粘合等技术固定于所述吸水物1的表面上，并连接为一体结构和\或制成一体结构，所述导水条2的相互之间不相交且间隔≤100mm；所述分离膜3为厚度0.01mm-0.1mm的膜状有机高分子防水物（如塑料薄膜等），分布有内径≤20μm所述微孔20；所述吸水物1和所述导水条2利用热压复合等技术与所述分离膜3贴在一起制成所述装置主体7，所述装置主体7的一端（即A端）高于另一端（即B端）呈坡梯状设置；由于所述吸水物1、所述导水条2为纤维结构，其表面凹凸不平的毛细结构，在所述吸水物1、所述导水条2与所述分离膜3连接处，形成数量巨大（如>10000个/c㎡）内径≤0.1mm的所述空腔19，且能与所述分离膜3中的所述微孔20连接为同一空间；所述储水器4为长度1000mm、宽度200mm、高度200mm的空心容器，位于高于所述装置主体7的位置，所述注水口8和出水口9为内径10mm-100mm的、穿透所述储水器4外壳的、可以设置有可控阀门的孔洞或管道；所述注水口8位于所述储水器4的顶盖上、且外接所述注水管15，所述出水口9位于所述储水器4的底部或靠近底部的外壳上；所述A端穿过所述储水器4的出水口9、且伸入进所述储水器4的底部；所述集水器6为长度1000mm、宽度200mm、高度200mm的空心容器，位于低于所述装置主体7的位置，所述入水口10和排水口11为内径10mm-100mm的、穿透所述集水器6外壳的、可以设置有可控阀门的孔洞或管道；所述入水口10位于所述集水器6的顶盖或靠近顶盖的位置上，所述排水口11位于所述集水器6的底部或靠近底部的外壳上、且外接所述排水管16；所述B端穿过所述集水器6的入水口10、且伸入进所述集水器6的上部；

综上所述，在启动时，所述水5从所述注水管15和注水口8注入所述储水器4中，并利用水的重力自流（即水自上而下的流动）、所述吸水物1和导水条2的毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象），从所述出水口9流出，且从A端到B端、自上而下的、逐渐的全部润湿所述吸水物1和导水条2；如果不能实现此效果，则通过增加所述导水条2的数量（如从图2中的16条增加到32条）、分布密度（如相邻导水条2的距离由100mm减少到80mm、50mm、30mm、20mm、10mm等），或者降低所述出水口9的高度（如从位于储水器4的下部调整到其底部），直到达到此效果；所述吸水物1中多余的所述水5，从B端流出暂时存储在所述集水器6中，再从所述排水口11和所述排水管16输送到外界。如此，所述水5透过所述分离膜3从外界吸收热量，在所述吸水物1和所述导水条2与所述分离膜3接触的所述空腔19中蒸发，水蒸气通过所述分离膜3中的所述微孔20排到外界；同时，通过水的重力自流（即水自上而下的流动）、所述导水条2和所述吸水物1的毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象）不断补充所述水5，实现装置的持续运行。由于，氕水的分子量比氘水氚水更大，所述水5蒸发形成的水气中的，氕水更容易通过所述分离膜3中的所述微孔20排到外界，而氘水氚水更容易重新液化留存在所述水5的余液中。如此，实现所述水5中的氕水基本蒸发并排出到外界，而所述集水器6中的所述水5中，氘水氚水的浓度不断升高的效果。如此，一是实现将水5中氕水与氘水氚水等物质进行有效的分离，二是将氕水无害排放到外界减少核废水的排放工序，三是防止氚水等有害物质过多排到外界造成污染，四是还能浓缩一定浓度的氘水氚水混合液。

（二）根据（一）所述的所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：

1）所述装置不设置所述导水条3；例如，如图7、8、9、10、11、12、14、16、17、18所示，所述装置不设置所述导水条；如此，能使装置的结构更加简化，更便于制作和维护；

2）所述吸水物1包括并不限于以下至少之一的结构：所述装置设置不少于1条、宽度≤100mm的所述吸水物1；所述吸水物1的全部结构和\或部分结构，分割为不少于2条的、宽度≤100mm的部件等；例如，如图7、8、9、10、11、12、14、16、17、18所示，所述装置不设置所述导水条，所述吸水物1的水平宽度（即同一水平面的宽度）≤100mm，实现将所述储水器4中的所述水5，在水的重力自流（即水自上而下的流动）和所述吸水物1的毛细作用下，润湿全部所述吸水物1的效果，如不能实现此效果则通过减少所述吸水物1的水平宽度（如从100mm减少到80mm、50mm、30mm），直到实现此效果；如此，能使装置的结构更加简化，更便于制作和维护。

（三）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置设置2个及以上的所述装置主体7组成较大型的装置，2个及以上的所述装置主体7之间包括并不限于以下至少之一的结构相连接：2个及以上的所述装置主体7与同一个所述储水器4相连接，2个及以上的所述装置主体7与同一个所述集水器6相连接，2个及以上的所述装置主体7之间通过直接接触和\或贴在一起相连接；例如，如图9所示，所述装置设置6个不接触的、长条状的所述装置主体7；又例如，如图12所示，所述装置装置设置3个相互贴在一起的、圆柱状的所述装置主体7；又例如，如图13、14所示，所述装置设置若干条制成网状的、圆柱状所述装置主体7；又例如，如图15-18所示，所述装置设置若干个不接触的、茎叶状的所述装置主体7。

（四）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述吸水物1为厚度≤10mm的、任意形状的天然纤维和\或化学纤维及其织物。例如，如图3、4、5所示，所述吸水物1为厚度0.1-1mm、长度10m-10m、宽度1m-30m的薄片状脱脂棉布或脱脂棉纱；又例如，如图7、8所示，所述吸水物1为厚度0.1-1mm、长度10m-10m、宽度10m-30m的薄片状吸水纸巾或快干仿棉布；又例如，如图10、11所示，所述吸水物1为直径0.1-1mm、长度1m-10m、空心长桶状吸水无纺布；又例如，如图11、12所示，所述吸水物1为直径1mm-30mm、长度1m-5m、长圆柱条状的吸水纤维织物和\或吸水海绵层；又例如，如图16-18所示，所述吸水物1厚度0.1-1mm、长度1m-100m、宽度10m-30m的薄片状的脱脂棉纤维层；如此，所述吸水物1能设计成任何形状，且比表面积较大，利于快速传输所述水5，蒸发速度也更快。

（五）进一步的，根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述吸水物1呈梯田状设置，即在所述吸水物1的水平面上和\或接近水平面上，设置空隙和\或防水物，将所述吸水物1完全分割和\或不完全分割；所述防水物可以包裹分割处上方，所述吸水物1底部的部分结构；例如，如图9、16所示，所述支撑物12在水平面上将所述吸水物1不完全分割，并且所述支撑物12与所述分离膜3相连接，将所述吸支撑物12上方的所述吸水物1的包裹；又例如，如图17、18所示，所述支撑物12在水平面上将所述吸水物1完全分割，并且所述支撑物12与所述分离膜3相连接，将所述吸支撑物12上方的所述吸水物1的包裹；如此，所述水5必须在全部润湿同一水平面上和此水平面以上一定高度内的所述吸水物1后，才能通过水的重力自流（即水自上而下的流动），输送到更低水平面上的所述吸水物1中，增加所述水5润湿所述吸水物1的水平宽度。

（六）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述分离膜3为任意尺寸的、任意形状的、分布有孔径≤20μm所述微孔20的膜状防水物；例如，如图1、3所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，厚度为1-30μm的氧化石墨烯薄膜；又例如，如图5、6、7、8所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，所述微孔20孔径范围在0.1-1μm的高分子分离膜；又例如，如图10、11、、12、17、18所示，所述分离膜3为尺寸和形状与所述吸水物1的外表面相同，所述微孔20孔径在0.05μm至1nm之间的超滤陶瓷膜等；如此，一是所述分离膜3能与所述吸水物1紧密贴合在一起，形成所述空腔19，防止产生水珠阻塞所述分离膜3中的孔洞；二是所述微孔20的孔径较小，能对所述水5蒸发的水蒸气进行分离；三是所述分离膜3具有一定的防水功能，防止所述水5溢出。

（七）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置主体7制成强度较高的、内部有空隙的容器状物体。例如，如图12所示，所述装置主体7制成长桶状物体，即中心部位为圆形空隙；如此，一是增加所述装置主体7的强度的同时，减轻所述装置主体7的质量；二是有利于所述装置主体7快速补水；三是所述水5在所述圆形空隙内进行反复的蒸发和液化，有利于进一步分享氕水氘水氚水等。

（八）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置设置有支撑物12；所述支撑物12包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的支撑架，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的网状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的建筑物外墙，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳等；所述支撑物设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述吸水物1的内部、和\或与所述吸水物1制成一体结构，位于所述分离膜3上的任意位置、且与所述分离膜3直接接触和\或贴在一起，位于所述储水器4上的任意位置、且与所述储水器4外壁及其管道直接接触和\或贴在一起，位于所述集水器6上的任意位置、且与所述集水器6外壁及其管道直接接触和\或贴在一起；如图10、11所示，在所述吸水物1内部不与所述分离膜3接触的部分，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置有尺寸略小于所述吸水物1的条状所述支撑物12，所述支撑物12为强度较大的物体（如塑料、金属等）；又例如，如图16-18所示，在所述吸水物1内部，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置有尺寸略小于所述吸水物1的、且有突起的所述支撑物12，所述支撑物12为强度较大的物体（如塑料、金属等）；如此，所述支撑物12支撑所述装置主体7，以提高其强度，制成更大型的装置。

（九）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置外部设置保护物13，所述保护物13完全和\或不完全包裹所述装置主体7的外表面；所述保护物13包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外罩，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的空心容器，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的建筑物等；例如，如图11所述装置主体7外表面可能与外界接触的部分，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置所述保护物13，所述保护物13为强度较大、耐磨性较好的物体（如塑料、金属等）；又例如，如图15-17所示，所述装置主体7的部分外表面外表面，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置所述保护物13，所述保护物13为强度较大、耐磨性较好的物体（如塑料、金属等）；如此，一是所述保护物13能有效降低所述装置主体7的磨损，增加所述装置使用范围和有效期；二是所述保护物13能增加所述装置较脆弱的部件，提高其强度，增加所述装置使用范围和有效期。

（十）进一步的，所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置主体7设置支撑保护物14；所述支撑保护物14包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的支撑架，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的网状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的条状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳等；所述支撑保护物14设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述装置主体7的内部、和\或与所述装置主体7制成一体结构，位于所述装置主体7外表面上的任意位置、且与所述装置主体7直接接触和\或贴在一起；例如，如图15-18所示，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术在装置主体7的一面设置所述支撑保护物14，所述支撑保护物14为强度较大、耐腐蚀的物体（如塑料、金属、粘合剂等）；如此，通过所述支撑保护物14将所述装置主体7固定于所述建筑物18的外表面，所述建筑物18为任何建筑物、户外物品、设备等，适用于制造更大型的装置，特别适用于福岛第一核电站用于储存核废水的大型储水罐。

本发明在阳光照射、气温较高、湿度较小等条件下，更利于提高所述装置蒸发所述水5中的氕水与浓缩氘水氚水混合液的效率，适用于利用现有的建筑外墙、车辆船舶外壳、沿海沙漠地区等大规模实施；还可以在所述水5中添加杀毒、杀菌、除虫等物质（如提高所述水5中的含盐量），以防止因长期使用而造成霉变、生菌、生虫等情况。

本发明与现有利用蒸发技术浓缩氘水氚水的技术相比较，具有如下的技术增益效果：

1.水在所述所述吸水物1的表面上蒸发，同时从外界自然环境中吸收热量（如阳光照射、空气温度较高等），不需要额外消耗能量即能运行，生产成本极低，节能环保；

2.水在所述吸水物1的表面上蒸发，同时从外界自然环境中吸收热量（如阳光照射、空气温度较高等），不仅不会将热量传递到外界环境，反而能从外界吸收热量，缓解全球变暖；

3.设备结构简单、使用方便、维护成本低，适用于大规模使用。

附图说明

图1为本发明第一实施例宽带式蒸发分离器、第二实施例夹层式蒸发分离器（缺一侧的所述吸水物1）的侧视纵截面示意图。

图2为本发明第一实施例宽带式蒸发分离器去除所述分离膜3后的正视外观示意图、第二实施例夹层式蒸发分离器去除所述分离膜3和一侧所述吸水物1后的正视外观示意图。

图3为本发明第一实施例宽带式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图4为本发明第一实施例宽带式蒸发分离器、第二实施例夹层式蒸发分离器、第三实施例回流式蒸发分离器、第四实施例多条式蒸发分离器、第五实施例支撑式蒸发分离器、第六实施例织网式蒸发分离器、第七实施例茎叶式蒸发分离器的所述吸水物1与所述分离膜3连接处的细节放大截面示意图。

图5为本发明第二实施例夹层式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图6为本发明第三实施例回流式蒸发分离器、第五实施例支撑式蒸发分离器的侧视纵截面示意图。

图7为本发明第三实施例回流式蒸发分离器、第四实施例多条式蒸发分离器的的所述装置主体7横截面示意图。

图8为本发明第三实施例回流式蒸发分离器的所述装置主体7纵截面示意图。

图9本发明第四实施例多条式蒸发分离器、第五实施例支撑式蒸发分离器、第六实施例织网式蒸发分离器、第七实施例茎叶式蒸发分离器的侧视外观示意图。

图10为本发明第五实施例支撑式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图11为本发明第五实施例支撑式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图12为本发明第五实施例支撑式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图13为本发明第六实施例织网式蒸发分离器的所述装置主体7正视外观示意图。

图14为本发明第六实施例织网式蒸发分离器的所述装置主体7横截面示意图。

图15为本发明第七实施例茎叶式蒸发分离器的所述装置主体7侧视外观示意图。

图16为本发明第七实施例茎叶式蒸发分离器的所述装置主体7侧视截面示意图。

图17为本发明第七实施例茎叶式蒸发分离器的所述装置主体7下视截面示意图。

图18为本发明第七实施例茎叶式蒸发分离器的所述装置主体7正视截面示意图。

具体实施方式

吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，支撑物12，保护物13，支撑保护物14，注水管15，排水管16，回流泵17，建筑物18，空腔19，微孔20。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

第一实施例：

本实施例提供宽带式蒸发分离器，如图1-4所示，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，注水管15，排水管16，空腔19，微孔20；所述吸水物1为长度1m-10m、宽度1m-10m、厚度0.1mm-1mm的天然纤维和\或化学纤维及其织物（如脱脂棉布、脱脂棉纱、吸水纸巾、快干仿棉布、吸水无纺布等，只要能被所述水5润湿且表面和\或内部具有毛细结构即可）；所述导水条2为任意长度的、直径为5mm-50mm的、圆柱体状的吸水物体（如脱脂棉条、吸水化学纤维条等，只要能被所述水5润湿且表面及内部具有毛细结构即可）；所述导水条2利用缝纫、粘合等技术固定于所述吸水物1的表面上，并连接为一体结构和\或制成一体结构，所述导水条2的相互之间不相交且间隔≤100mm；所述分离膜3为厚度0.01mm-0.1mm的膜状有机高分子防水物（如塑料薄膜等），分布有内径≤20μm所述微孔20；所述分离膜3包裹所述吸水物1、所述导水条2的部分外表面、而使其上下两头露出，利用热压复合等技术与所述分离膜3贴在一起制成所述装置主体7，所述装置主体7的一端（即A端）高于另一端（即B端）呈坡梯状设置；由于所述吸水物1、所述导水条2为纤维结构，其表面凹凸不平的毛细结构，在所述吸水物1、所述导水条2与所述分离膜3连接处，形成数量巨大（如>10000个/c㎡）内径≤0.1mm的所述空腔19，且能与所述分离膜3中的所述微孔20连接为同一空间；所述储水器4为长度1000mm、宽度200mm、高度200mm的空心容器，位于高于所述装置主体7的位置，所述注水口8和出水口9为内径10mm-100mm的、穿透所述储水器4外壳的、可以设置有可控阀门的孔洞或管道；所述注水口8位于所述储水器4的顶盖上、且外接所述注水管15，所述出水口9位于所述储水器4的底部或靠近底部的外壳上；所述A端穿过所述储水器4的出水口9、且伸入进所述储水器4的底部；所述集水器6为长度1000mm、宽度200mm、高度200mm的空心容器，位于低于所述装置主体7的位置，所述入水口10和排水口11为内径10mm-100mm的、穿透所述集水器6外壳的、可以设置有可控阀门的孔洞或管道；所述入水口10位于所述集水器6的顶盖或靠近顶盖的位置上，所述排水口11位于所述集水器6的底部或靠近底部的外壳上、且外接所述排水管16；所述B端穿过所述集水器6的入水口10、且伸入进所述集水器6的上部。

本实施例的工作原理是：如图1-4所示，在启动时，所述水5从所述注水管15和注水口8注入所述储水器4中，并利用水的重力自流（即水自上而下的流动）、所述吸水物1和导水条2的毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象），从所述出水口9流出，且从A端到B端、自上而下的、逐渐的全部润湿所述吸水物1和导水条2；如果不能实现此效果，则通过增加所述导水条2的数量（如从图2中的16条增加到32条）、分布密度（如相邻导水条2的距离由100mm减少到80mm、50mm、30mm、20mm、10mm等），或者降低所述出水口9的高度（如从位于储水器4的下部调整到其底部），直到达到此效果；所述吸水物1中多余的所述水5，从B端流出暂时存储在所述集水器6中，再从所述排水口11和所述排水管16输送到外界。如此，所述水5透过所述分离膜3从外界吸收热量，在所述吸水物1和所述导水条2与所述分离膜3接触的所述空腔19中蒸发，水蒸气通过所述分离膜3中的所述微孔20排到外界；同时，通过水的重力自流（即水自上而下的流动）、所述导水条2和所述吸水物1的毛细现象（即水在毛细结构中的扩散现象）不断补充所述水5，实现装置的持续运行。由于，氕水的分子量比氘水氚水更大，所述水5蒸发形成的水气中的，氕水更容易通过所述分离膜3中的所述微孔20排到外界，而氘水氚水更容易重新液化留存在所述水5的余液中。如此，实现所述水5中的氕水基本蒸发并排出到外界，而所述集水器6中的所述水5中，氘水氚水的浓度不断升高的效果。如此，一是实现将所述水5中氕水与氘水氚水等物质进行有效的分离，二是将氕水无害排放到外界减少核废水的排放工序，三是防止氚水等有害物质过多排到外界造成污染，四是还能浓缩一定浓度的氘水氚水混合液。

第二实施例：

本实施例提供夹层式蒸发分离器，如图1、2、4、5所示，包包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，注水管15，排水管16，空腔19，微孔20；本实施例的具体组成、结构、工作原理与第一实施例基本相同，与第一实施例的不同之处在于：所述导水条2位于所述吸水物1的夹层中，使所述水5还能在所述吸水物1的夹层中进行蒸发和液化，能所述水5蒸发形成的水气中的氘水氚水，更容易液化而留存在残液中。

第三实施例：

本实施例提供回流式蒸发分离器，如图4、6、7、8所示，吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，注水管15，排水管16，回流泵17，空腔19，微孔20；本实施例的具体组成、结构、工作原理与第一实施例基本相同，与第一实施例的不同之处在于：一是不设置所述导水条2；二是所述吸水物1的水平宽度（即同一水平面的宽度）≤100mm，实现将所述储水器4中的所述水5，在水的重力自流（即水自上而下的流动）和所述吸水物1的毛细作用下，润湿全部所述吸水物1的效果，如不能实现此效果则通过减少所述吸水物1的水平宽度（如从100mm减少到80mm、50mm、30mm），直到实现此效果；三是设置所述回流泵17，用于将所述集水器6中的所述水5，输送到所述储水器4中，再次进行分离。本实施例的结构更简单，适宜制作尺寸较小的装置，同时，能对所述5进行多次分离，适用于对含氕水氚水浓度较低的所述水5的分离。

第四实施例：

本实施例提供多条式蒸发分离器，如图4、7、9所示，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，储水器4，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，注水管15，排水管16，回流泵17，空腔19，微孔20；本实施例的具体组成、结构、工作原理与第二实施例基本相同，与第二实施例的不同之处在于：设置多条所述装置主体7，并且与同一个所述储水器4和所述储水器4相连接。本实施例能制成较大型装置，极大提高分离所述水5的功率。

第五实施例：

本实施例提供支撑式蒸发分离器，如图4、6、9-12所示，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，支撑物12，保护物13，注水管15，排水管16，回流泵17，空腔19，微孔20。本实施例的具体组成、结构、工作原理与第二、三实施例基本相同，与第二、三实施例的不同之处在于：一是如图9所示，在所述吸水物1内部不与所述分离膜3接触的部分，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置有尺寸略小于所述吸水物1的条状所述支撑物12，所述支撑物12为强度较大的物体（如塑料、金属等），用于支撑所述装置主体7，以提高其强度，制成更大型的装置；二是如图11所示，不仅设置与所述吸水物1形状相同、尺寸略小的所述支撑物12，还在所述装置主体7外表面可能与外界接触的部分，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术设置所述保护物13，所述保护物13为强度较大、耐磨性较好的物体（如塑料、金属等），有效降低所述装置主体7的磨损；三是如图11所示，利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术在若干个所述装置主体7接触的（如3个长桶状所述装置主体7之间的空隙内），设置支撑物12，进一步增加所述装置主体7的强度。如此，不仅能制成较大型的所述装置，还能降低所述装置主体的磨损，提高使用时限。

第六实施例：

本实施例提供织网式蒸发分离器，如图4、9、13、14所示，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，储水器4，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，注水管15，排水管16，回流泵17，空腔19，微孔20；本实施例的具体组成、结构、工作原理与第四实施例基本相同，与第四实施例的不同之处在于：将若干条所述装置主体7编织成网状。如此，能增加所述装置主体7的强度，适用于制造更大型的装置。

第七实施例：

本实施例提供茎叶式蒸发分离器，如图4、9、15-18所示，包括吸水物1，导水条2，分离膜3，储水器4，水5，集水器6，装置主体7，注水口8，出水口9，入水口10，排水口11，支撑物12，保护物13，支撑保护物14，注水管15，排水管16，回流泵17，建筑物18，空腔19，微孔20；本实施例的具体组成、结构、工作原理与第四、六实施例基本相同，与第四、六实施例的不同之处在于：一是如图15-18所示，所述装置主体设置为类似于植物的茎和叶的结构，即自上而下的第一个所述装置主体7中，所述吸水物1为一体结构或制成一体结构，实现所有的所述吸水物1都能全部被所述水5浸湿，如不能实现此效果，则缩小所述装置主体的尺寸，直到实现此效果为止；二是利用粘合、热压复合、热熔粘合等技术在装置主体7的一面设置所述支撑保护物14，所述支撑保护物14为强度较大、耐腐蚀的物体（如塑料、金属、粘合剂等）；三是通过所述支撑保护物14将装置主体7固定于所述建筑物18的外表面，所述建筑物18为任何建筑物、户外物品、设备等。如此，能将装置主体7固定于所述建筑物18的外表面，适用于制造更大型的装置，特别适用于福岛第一核电站用于储存核废水的大型储水罐。

以上实施例，在阳光照射、气温较高、湿度较小等条件下，更利于提高所述装置分离蒸发所述水5中的氕水与浓缩氘水氚水混合液的效率，适用于利用现有的建筑外墙、车辆船舶外壳、大型储水罐、沿海沙漠地区等大规模实施；还可以在所述水5中添加杀毒、杀菌、除虫等物质（如提高所述水5中的含盐量），以防止因长期使用而造成霉变、生菌、生虫等情况。，以防止因长期使用而造成霉变、生菌、生虫等情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供，本领域的普通技术人员应当理解。

Claims (10)

1.一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，包括吸水物（1），导水条（2），分离膜（3），储水器（4），集水器（6）等，其特征是：

1）所述装置至少设置1个所述吸水物（1），所述吸水物（1）为任意几何尺寸的、任意形状的吸水物体；所述吸水物体包括并不限于以下至少之一的物体：表面和\或内部结构可被水（5）浸润的物体，表面和\或内部结构表面可附着所述水（5）的物体等；

2）所述装置至少设置1条所述导水条（2），所述导水条（2）为任意长度、宽度≤100mm、厚度≤100mm的吸水条状物；所述吸水条状物包括并不限于以下至少之一的结构：表面和\或内部结构可被水（5）浸润的物体，表面和\或内部结构表面可附着所述水（5）的物体，内部结构可被水（5）浸润、且表面不可被水（5）浸润的物体，表面和\或内部结构可被水（5）浸润、且部分和\或全部外表面附着防水物的物体等；所述导水条（2）设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述吸水物（1）上的任意位置，位于所述装置主体（7）上的任意位置，位于所述储水器（4）中的任意位置，位于所述集水器（6）中的任意位置，位于所述装置以外的任意位置、且与所述装置的其它部分相连接；

3）所述分离膜（3）为任意尺寸的、任意形状的、分布有孔径≤1000μm孔洞的膜状防水物；所述膜状防水物包括并不限于以下至少之一的物体：一侧表面不可被所述水（5）浸润的物体，两侧表面不可被所述水（5）浸润的物体，内部结构不可被所述水（5）浸润的物体等；

4）所述分离膜（3）包裹所述吸水物（1）、所述导水条（2）的全部和\或部分外表面，通过包括并不限于以下至少之一的结构相连接构成装置主体（7）：所述吸水物（1）、所述导水条（2）和所述分离膜（3）通过相互靠近且能实现直接接触相连接，所述吸水物（1）、所述导水条（2）和所述分离膜（3）通过直接接触相连接，所述吸水物（1）、所述导水条（2）和所述分离膜（3）通过贴在一起相连接，所述吸水物（1）、所述导水条（2）和所述分离膜（3）制成一体结构相连接等；

5）所述装置设置至少1个所述储水器（4），具体包括并不限于以下至少之一的设置方式：所述储水器（4）位于所述装置主体（7）上的任意位置，所述储水器（4）位于所述装置主体（7）以外的任意位置，所述储水器（4）位于所述吸水物（1）的上方和\或靠近上方的位置等；所述储水器（4）包括并不限于以下至少之一的结构：所述储水器（4）为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水（5）的、和\或任意位置上设置有注水口（8）和\或出水口（9）的空心容器，所述储水器（4）为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水（5）的吸水物体，所述储水器（4）为任何将外界所述水（5）输送到所述装置的输水系统等；所述注水口（8）和所述出水口（9）位于所述储水器（4）的任意位置，为穿过所述储水器（4）外壳的包括并不限于孔洞、管道、空隙、缝隙、阀门等其中至少之一的结构；

6）所述装置主体（7）与所述储水器（4）通过包括并不限于以下至少之一的方式相连接：所述装置主体（7）与所述储水器（4）和\或所述出水口（9）通过相互靠近相连接，所述装置主体（7）与所述储水器（4）和\或所述出水口（9）通过直接接触相连接，所述装置主体（7）与所述储水器（4）和\或所述出水口（9）通过导水管道相连接，所述装置主体（7）穿过所述出水口（9）、且伸入所述储水器（4）中相连接等；

7）所述装置设置至少1个所述集水器（6），具体包括并不限于以下至少之一的设置方式：所述集水器（6）位于所述装置主体（7）上的任意位置，所述集水器（6）位于所述装置主体（7）以外的任意位置，所述集水器（6）位于所述装置主体（7）的下方和\或靠近下方的位置等；所述集水器（6）包括并不限于以下至少之一的结构：所述集水器（6）为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水（5）的、和\或任意位置上设置有入水口（10）和\或排水口（11）的空心容器，所述集水器（6）为任意尺寸和任意形状的、可以储存所述水（5）的吸水物体，所述集水器（6）为收集所述装置溢出的所述水（5）的输水系统等；所述入水口（10）和所述排水口（11）位于所述集水器（6）的任意位置，为穿过所述集水器（6）外壳的包括并不限于孔洞、管道、空隙、缝隙、阀门等其中至少之一的结构；

8）所述装置主体（7）与所述集水器（6）通过包括并不限于以下至少之一的方式相连接：所述装置主体（7）与所述集水器（6）和\或所述入水口（10）通过相互靠近相连接，所述装置主体（7）与所述集水器（6）和\或所述入水口（10）通过直接接触相连接，所述装置主体（7）与所述集水器（6）和\或所述入水口（10）通过导水管道相连接，所述装置主体（7）穿过所述入水口（10）、且伸入所述集水器（6）中相连接等。

2.根据权利要求1所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：

1）所述装置不设置所述导水条（3）；

2）所述吸水物（1）包括并不限于以下至少之一的结构：所述装置设置不少于1条、宽度≤100mm的所述吸水物（1）；所述吸水物（1）的全部结构和\或部分结构，分割为不少于2条的、宽度≤100mm的部件等。

3.根据权利要求1-2权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置设置2个及以上的所述装置主体（7）组成较大型的装置，2个及以上的所述装置主体（7）之间包括并不限于以下至少之一的结构相连接：2个及以上的所述装置主体（7）与同一个所述储水器（4）相连接，2个及以上的所述装置主体（7）与同一个所述集水器（6）相连接，2个及以上的所述装置主体（7）之间通过直接接触和\或贴在一起相连接。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述吸水物（1）为厚度≤10mm的、任意形状的天然纤维和\或化学纤维及其织物。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述吸水物（1）呈梯田状设置，即在所述吸水物（1）的水平面上和\或接近水平面上，设置空隙和\或防水物，将所述吸水物（1）完全分割和\或不完全分割。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述分离膜（3）为任意尺寸的、任意形状的、分布有孔径≤20μm孔洞的膜状防水物。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置主体（7）制成强度较高的、内部有空隙的容器状物体。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置设置有支撑物（12）；所述支撑物（12）包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的支撑架，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的网状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的建筑物外墙，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳等；所述支撑物设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述吸水物（1）的内部、和\或与所述吸水物（1）制成一体结构，位于所述分离膜（3）上的任意位置、且与所述分离膜（3）直接接触和\或贴在一起，位于所述储水器（4）上的任意位置、且与所述储水器（4）外壁及其管道直接接触和\或贴在一起，位于所述集水器（6）上的任意位置、且与所述集水器（6）外壁及其管道直接接触和\或贴在一起。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置外部设置保护物（13），所述保护物（13）完全和\或不完全包裹所述装置的外表面；所述保护物（13）包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外罩，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的空心容器，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的建筑物等。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的一种环保吸收外界热量蒸发水浓缩氘水氚水的装置及结构，其特征是：所述装置主体（7）设置支撑保护物（14）；所述支撑保护物（14）包括并不限于以下至少之一的结构：由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的支撑架，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的网状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的条状物，由任意物体制成、任意尺寸、任意形状的外壳等；所述支撑保护物（14）设置于并不限于以下至少之一的位置：位于所述装置主体（7）的内部、和\或与所述装置主体（7）制成一体结构，位于所述装置主体（7）外表面上的任意位置、且与所述装置主体（7）直接接触和\或贴在一起。

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