CN116253388A - 一种自动集盐的太阳能海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,该装置包括蒸发部分、冷凝部分和集盐部分,蒸发部分采用太阳能界面蒸发技术,利用负载在基体表面的光热转换材料将太阳能转变成热能,实现海水的蒸发,同时析出盐;冷凝部分采用对流换热方式实现蒸汽冷凝,得到淡水;集盐部分采用自动集盐装置,将集盐布表面析出的结晶盐收集至集盐槽中。本装置将太阳能界面蒸发技术和自动集盐技术进行了有效耦合,仅依靠太阳能为唯一的能量来源的同时,可实现淡水和矿物盐的双联产。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域,具体涉及一种自动集盐的太阳能海水淡化装置。
背景技术
淡水资源短缺是当今世界面临的一个严峻的资源问题,这极大制约着人类社会的可持续发展,因此从海水中提取淡水这一解决方案备受学者关注。现有的反渗透、多级闪蒸等商用海水淡化技术由于前期成本大、电力、水源供应不足等缺陷,无法在岛屿等地区进行大规模应用。相比较而言,太阳能蒸发技术具有的前期投入少、运行成本低等优点,可有效克服上述这些问题。
目前,传统太阳能蒸发装置仍然存在着不足之处。传统太阳能蒸发装置可处理低浓度盐水,但对于高浓度盐水其处理效果并不理想,即无法有效地处理海水淡化后所产生的高浓度盐水,而高浓度盐水排放会严重破坏海洋水质和生态环境。此外,传统太阳能蒸发装置在淡化盐水的同时无法实现矿物盐的收集,造成了矿物资源的浪费。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其能够实现高效的水蒸发,同时收集海水淡化过程中产生的盐。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,包括蒸发部分、冷凝部分和集盐部分;所述蒸发部分包括覆盖在盛水槽上的底板,所述底板上均布有若干通孔并带有单侧开槽,所述底板的上表面设有环形吸光层,所述吸光层底部设有若干与底板上通孔连通的输水层;
所述冷凝部分包括用于覆盖蒸发部分和集盐部分的亚克力半球壳,所述亚克力半球壳的内壁底部设有收集水槽;
所述集盐部分包括设在底板开槽部分的集盐槽,所述吸光层中间设有集盐布,所述吸光层、集盐布上设有与集盐槽适配的开口;
所述底板中部还设有自动集盐装置,用于将集盐布上的盐刷至集盐槽,完成集盐操作。
优选地,制作吸水层的基体材料中混合有光热转换材料,光热转换材料为碳基光热转换材料或等离激元光热转换材料,所述基体材料为聚乙烯醇海绵或亲水性聚氨酯海绵。
优选地,所述碳基光热转换材料为碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种,所述等离激元光热转换材料为Au,Ag,CuO中的一种或多种。
优选地,所述输水层为条状聚乙烯醇海绵或亲水性聚氨酯海绵。
优选地,所述集盐布为纯棉黑布、纱布或全黑打印后的滤纸。
优选地,所述自动集盐装置包括设在底板上的电机,所述电机输出端连接支撑杆并控制其旋转,所述支撑杆上设有硅胶刷头,硅胶刷头旋转将集盐布上的盐刷至集盐槽,完成集盐操作,所述电机电连外部控制器和蓄电池,所述蓄电池由太阳能光伏板供电。
优选地,所述吸光层为双层基体材料,两层基体材料之间夹设集盐布。
本发明的有益效果在于:
1、本发明在实现海水淡化的同时,能够高效处理海水淡化后产生的浓盐水,实现了真正意义上的零污染、零排放;
2、本发明采用自动集盐技术,在获得淡水的同时,能实现珍贵矿物盐的收集,提高了海洋资源的利用率;
3、本发明制作成本低廉,结构简单,目前很多浓盐水处理设施结构复杂,造价昂贵,前期投入成本较高;本发明所用材料均为低廉的高性价比材料,同时运行成本较低,便于管理;
4、本发明用途多样,前景广阔,本发明不仅能高效处理浓盐水,在进行设计阵列后还能应用于海水淡化和产盐领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的吸光层的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的自动集盐装置的结构示意图。
附图标记说明:
1-蒸发部分,2-亚克力半球壳,3-收集水槽,5-集盐槽,6-硅胶刷头,7-底板,8-电机;4-集盐布;9-控制器,10-蓄电池,11-太阳能光伏板,12-盛水槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示,一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,包括蒸发部分、冷凝部分和集盐部分;所述蒸发部分包括覆盖在盛水槽12上的底板7,所述底板7上均布有若干通孔并带有单侧开槽,所述底板7的上表面设有环形吸光层,所述吸光层底部设有若干与底板7上通孔连通的输水层;
所述冷凝部分包括用于覆盖蒸发部分和集盐部分的亚克力半球壳2,所述亚克力半球壳2的内壁底部设有收集水槽3;
所述集盐部分包括设在底板7开槽部分的集盐槽5,所述吸光层中间设有集盐布4,所述吸光层、集盐布4上设有与集盐槽5适配的开口;
所述底板7中部还设有自动集盐装置,用于将集盐布4上的盐刷至集盐槽5,完成集盐操作。
所述自动集盐装置包括设在底板7上的电机,所述电机输出端连接支撑杆并控制其旋转,所述支撑杆上设有硅胶刷头6,硅胶刷头6旋转将集盐布4上的盐刷至集盐槽5,完成集盐操作,所述电机8电连外部控制器9和蓄电池10,所述蓄电池10由太阳能光伏板11供电。
所述吸光层为双层基体材料,两层基体材料之间夹设集盐布4。
本实施例中,吸光层的基体材料为PVA海绵,光热转换材料为碳黑,输水层为若干条条状PVA海绵,集盐布为纯棉黑布,太阳能光伏板11为18V10W,蓄电池为12V2200mAh锂电池,电机为12V JGY370微型直流减速电机,控制器为CCM2微型直流减速电机控制器,硅胶刷头材质为硅橡胶。
工作原理:光热蒸发过程中,待脱盐水通过输水层将水分输运到吸光层与集盐布4中,受到太阳光照射的吸光层与集盐布进行光热转换,将太阳能转变为热能并对输送到蒸发表面的盐水进行加热蒸发。
随着蒸发的进行,集盐布4边缘区域的盐水浓度逐渐趋于饱和,并产生积盐,形成集盐区。输水层的条状PVA海绵穿过底板上的圆孔与环状海绵连接,将浓盐水源源不断输送至蒸发层,保证蒸发效率。
在冷凝部分,蒸发产生的蒸汽接触亚克力半球壳2表面发生凝结,冷凝水沿壁面流至集水槽3。在集盐部分,装置外布置一块太阳能光伏板11,最大限度地将太阳能转变为电能;由于太阳能光伏板11发电电压不稳,不能直接带动小型的电机8,所以产生的电能将储存在蓄电池中,在光照条件良好时,太阳能光伏板11给蓄电池10充电,蓄电池带动小型电机8运作,电机8连接硅胶刷头6,胶刷刷头旋转将集盐布4上的盐刷至集盐槽5,完成集盐操作。在夜间或阴雨天等光照条件不佳时,蓄电池中积蓄的电能还能继续带动小型电机运作。
本发明可用于浓盐水的处理、产盐领域、海水淡化等。由于海水含盐量较低,若将本发明直接用于海水淡化只能快速获得淡水,因此,可以将本发明进行简单阵列,形成一个独立的海上海水淡化区域。我国海域辽阔,因此可以考虑将此串联装置在海面上进行阵列,阵列后为一漂浮在海面上的矩形区域,在空隙处固定露出海面的太阳能光伏板,为整个阵列结构提供电能。这样几个大型装置就能为一个海岛提供足够的淡水和盐。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:包括蒸发部分、冷凝部分和集盐部分;所述蒸发部分包括覆盖在盛水槽(12)上的底板(7),所述底板(7)上均布有若干通孔并带有单侧开槽,所述底板(7)的上表面设有环形吸光层,所述吸光层底部设有若干与底板(7)上通孔连通的输水层;
所述冷凝部分包括用于覆盖蒸发部分和集盐部分的亚克力半球壳(2),所述亚克力半球壳(2)的内壁底部设有收集水槽(3);
所述集盐部分包括设在底板(7)开槽部分的集盐槽(5),所述吸光层中间设有集盐布(4),所述吸光层、集盐布(4)上设有与集盐槽(5)适配的开口;
所述底板(7)中部还设有自动集盐装置,用于将集盐布(4)上的盐刷至集盐槽(5),完成集盐操作。
2.如权利要求1所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:制作吸水层的基体材料中混合有光热转换材料,光热转换材料为碳基光热转换材料或等离激元光热材料,所述基体材料为聚乙烯醇海绵或亲水性聚氨酯海绵。
3.如权利要求2所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:所述碳基光热转换材料为碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种,所述等离激元光热材料为Au,Ag,CuO中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:所述输水层为条状聚乙烯醇海绵或亲水性聚氨酯海绵。
5.如权利要求1所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:所述集盐布为纯棉黑布、纱布或全黑打印后的滤纸。
6.如权利要求1所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:所述自动集盐装置包括设在底板(7)上的电机,所述电机输出端连接支撑杆并控制其旋转,所述支撑杆上设有硅胶刷头(6),硅胶刷头(6)旋转将集盐布(4)上的盐刷至集盐槽(5),完成集盐操作,所述电机(8)电连外部控制器(9)和蓄电池(10),所述蓄电池(10)由太阳能光伏板(11)供电。
7.如权利要求1所述的一种自动集盐的太阳能海水淡化装置,其特征在于:所述吸光层为双层基体材料,两层基体材料之间夹设集盐布(4)。
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