CN220265343U - 便携式自驱动海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

便携式自驱动海水淡化装置，属于海水淡化设备。为了解决现有海水淡化系统在实际应用中规模大但不灵活以及能耗高碳排放量大的问题。本实用新型中隔热板安装在外壳内，膜板安装在隔热板的侧面，膜板上设置有石墨烯蒸馏膜；隔热板和膜板将外壳分隔出浓水腔室和淡水腔室，浓水腔室包括上半浓水腔室、浓水流道和下半浓水腔室；淡水腔室包括上半淡水腔室、淡水流道和下半淡水腔室；浓水流道和淡水流道分别处于石墨烯蒸馏膜的两侧，石墨烯蒸馏膜的阳极氧化铝基层面向浓水流道，功能层面向淡水流道；浓水箱通气管的两端分别与上半浓水腔室和下半浓水腔室相连通；淡水箱通气管的两端分别与上半淡水腔室和下半淡水腔室相连通。本实用新型主要用于海水淡化。

Description

便携式自驱动海水淡化装置

技术领域

本实用新型属于海水淡化设备，尤其涉及便携式自驱动海水淡化装置。

背景技术

由于气候变化和人类活动的增加，全球淡水资源短缺情况持续恶化。在过往几十年里，为满足对淡水的需求，特别是沿海城市的需求，高效低耗的海水淡化技术迅速发展。然而，面对中小型岛屿、海上船只等的需求时，大规模且不灵活的集中式海水淡化系统捉襟见肘。因此，研发更为灵活的分散式海水淡化系统以满足特殊淡水需求迫在眉睫。

此外国家对双碳目标的重视，要求降低海水淡化能源消耗、减少海水淡化过程中的碳排放量。根据相关研究，海水淡化的碳排放主要集中在运行阶段。而分析海水淡化碳足迹发现，除海水淡化产水电耗以外，海水淡化碳排放还包括膜产品消耗、热法蒸汽消耗、高压泵设备消耗、能量回收设备消耗、药剂消耗等环节的碳排放量。因此发展低能耗的海水淡化技术或以清洁能源代替常规能源进行海水淡化对海水淡化减排，促进国家双碳目标的实现有着重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有海水淡化系统在实际应用中规模大但不灵活以及能耗高碳排放量大的问题；进而提供一种便携式自驱动海水淡化装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

便携式自驱动海水淡化装置，它包括外壳、两张隔热板、浓水箱通气管、淡水箱通气管和膜板；两张所述的隔热板上下相对安装在外壳内，且二者之间留有间隙，所述的膜板安装在两张隔热板的同一侧板面上，并将间隙封堵上，所述膜板对应间隙的位置处安装有石墨烯蒸馏膜；两张所述的隔热板和膜板将外壳分隔出两个并排的腔室，分别为浓水腔室和淡水腔室，所述的浓水腔室包括依次连通的上半浓水腔室、浓水流道和下半浓水腔室，其中上半浓水腔室和下半浓水腔室的横截面尺寸大于浓水流道的横截面尺寸，所述的上半浓水腔室上开有进水口；所述的淡水腔室包括依次连通的上半淡水腔室、淡水流道和下半淡水腔室，其中上半淡水腔室和下半淡水腔室的横截面尺寸大于淡水流道的横截面尺寸，所述上半淡水腔室开有出水口；所述的浓水流道和淡水流道分别处于石墨烯蒸馏膜的两侧，石墨烯蒸馏膜的阳极氧化铝基层面向浓水流道，石墨烯蒸馏膜的功能层面向淡水流道；所述浓水箱通气管的一端与上半浓水腔室相连通，浓水箱通气管的另一端与下半浓水腔室相连通；所述淡水箱通气管的一端与上半淡水腔室相连通，淡水箱通气管的另一端与下半淡水腔室相连通。

优选的，所述的隔热板为双层真空隔热板。

优选的，所述的外壳为长方形箱体结构，外壳的右侧侧壁向内凹陷并形成一个梯形储物仓，所述的隔热板为折板；两张所述的隔热板上下相对设置在外壳内侧壁与梯形储物仓之间，其中隔热板的凹面朝向梯形储物仓设置；所述的隔热板、梯形储物仓与外壳前后两侧的内侧壁之间形成浓水腔室；所述的隔热板与外壳前后两侧的内侧壁及左侧内侧壁之间形成淡水腔室。

优选的，所述浓水腔室的内壁涂有吸热涂料。

优选的，所述淡水腔室的外壁涂有反光和绝热涂料。

优选的，所述的浓水箱通气管和淡水箱通气管均配有通气止水阀。

优选的，所述的海水淡化装置还包括加热棒和太阳能电池板，所述的加热棒与太阳能电池板电连接；所述的太阳能电池板安装在梯形储物仓内，所述的加热棒插装在浓水腔室内，并对原水进行加热。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本实用新型采用高通量抗润湿石墨烯蒸馏膜作为介质，由于其具有较高的通量和较短的传质路径，这是该蒸馏膜能在较低温条件下就获得其他蒸馏膜在较高温度的苛刻条件下才能达到的膜通量，从而使装置可以在自然光照条件下自驱动。

2、本实用新型中采用光能驱动，无需外加能源，可以有效降低运行成本，且可以大大减少运行过程中的碳排放，实现低成本、可持续、零排放的海水淡化。

3、本实用新型中由于膜的效率高，可以大大降低反应器体积，远低于传统集中式海水淡化系统，可以实现灵活、便携的海水淡化，使单人海水淡化成为可能。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为隔热板与梯形储物仓之间排布的结构示意图。

图3为本实用新型的侧视图。

图4为膜板与石墨烯蒸馏膜安装的结构示意图。

附图标记说明：1-外壳；2-隔热板；3-浓水箱通气管；4-淡水箱通气管；5-膜板；6-间隙；7-浓水腔室；7-1-上半浓水腔室；7-3-浓水流道；7-2-下半浓水腔室；8-淡水腔室；8-1-上半淡水腔室；8-2-下半淡水腔室；8-3-淡水流道；9-石墨烯蒸馏膜；10-梯形储物仓；11-加热棒；12-太阳能电池板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1，本申请实施例提供一种便携式自驱动海水淡化装置，其包括外壳1、两张隔热板2、浓水箱通气管3、淡水箱通气管4和膜板5；两张所述的隔热板2上下相对安装在外壳1内，且二者之间留有间隙6，所述的膜板5安装在两张隔热板2的同一侧板面上，并将间隙6封堵上，所述膜板5对应间隙6的位置处安装有高通量抗润湿的石墨烯蒸馏膜9；两张所述的隔热板2和膜板5将外壳1分隔出两个并排的腔室，分别为浓水腔室7和淡水腔室8，所述的浓水腔室7包括依次连通的上半浓水腔室7-1、浓水流道7-3和下半浓水腔室7-2，其中上半浓水腔室7-1和下半浓水腔室7-2的横截面尺寸大于浓水流道7-3的横截面尺寸，所述的上半浓水腔室7-1上开有进水口；所述的淡水腔室8包括依次连通的上半淡水腔室8-1、淡水流道8-3和下半淡水腔室8-2，其中上半淡水腔室8-1和下半淡水腔室8-2的横截面尺寸大于淡水流道8-3的横截面尺寸，所述上半淡水腔室8-1开有出水口；所述的浓水流道7-3和淡水流道8-3分别处于石墨烯蒸馏膜9的两侧，石墨烯蒸馏膜9的阳极氧化铝基层面向浓水流道7-3，石墨烯蒸馏膜9的功能层面向淡水流道8-3；所述浓水箱通气管3的一端与上半浓水腔室7-1相连通，浓水箱通气管3的另一端与下半浓水腔室7-2相连通；所述淡水箱通气管4的一端与上半淡水腔室8-1相连通，淡水箱通气管4的另一端与下半淡水腔室8-2相连通。

需要说明的是，本实施例中，在采用本装置进行海水淡化时需要对浓水腔室7内注入的原水进行低温加热，保证原水可以顺利进入石墨烯蒸馏膜9内其中装置的运行温度在15度以上时，石墨烯蒸馏膜9即可达到很高的通量要求；而淡水腔室8内需要注入少量的淡水，淡水腔室8内淡水的温度要始终低于浓水腔室7内原水的温度，保证淡水在流经石墨烯蒸馏膜9时，可以将石墨烯蒸馏膜9内的水蒸气液化产水并进入到淡水腔室8中。

本实施例中，浓水腔室7和淡水腔室8通过隔热板2进行分隔，可有效防止浓水腔室7中的热量经分隔板对流并流向淡水腔室8，影响最终的产水量，所述的隔热板2优选为双层真空隔热板。

本实施例中，浓水流道7-3和淡水流道8-3的过水断面面积小、流速大，淡水流道8-3内快速流动的产水可有效冷凝石墨烯蒸馏膜9内的水蒸气，使之液化并进入产水，浓水流道7-3快速流动的原水可带走石墨烯蒸馏膜9内因水蒸发而富集在石墨烯蒸馏膜9内的盐分，减少浓差极化现象，确保装置连续稳定运行。

本实施例中，所述的装置整体采用上下对称的可翻转流动式设计，使得上半浓水腔室7-1或下半浓水腔室7-2中的水在重力作用下分别经浓水流道缓慢流动至下部的下半浓水腔室7-2或上半浓水腔室7-1中；同理，上半淡水腔室8-1或下半淡水腔室8-2中的水在重力作用下分别经淡水流道缓慢流动至下部的下半淡水腔室8-2或上半淡水腔室8-1中；腔室中的水在流尽后再次将装置上下对调，即可保障流动不间断，且将浓水腔室中的原水源源不断的过滤到淡水腔室中。

本实施例中，在上半浓水腔室7-1和下半浓水腔室7-2之间设置浓水箱通气管3，以保证二者之间的气压相同；上半淡水腔室8-1和下半淡水腔室8-2之间设置淡水箱通气管4，以保证二者之间的气压相同、水流速度均匀。

参见图1，所述的外壳1为长方形箱体结构，外壳1的右侧侧壁向内凹陷并形成一个梯形储物仓10，所述的隔热板2为折板，折板的折角为钝角；两张所述的隔热板2上下相对设置在外壳1内侧壁与梯形储物仓10之间，其中隔热板2的凹面朝向梯形储物仓10设置；所述的隔热板2、梯形储物仓10与外壳1前后两侧的内侧壁之间形成浓水腔室7；所述的隔热板2与外壳1前后两侧的内侧壁及左侧内侧壁之间形成淡水腔室8。

进一步的，所述浓水腔室7的内壁涂有吸热涂料，即隔热板2向内弯折的一侧板面、梯形储物仓10朝向隔热板2的一侧板面以及外壳1前后两侧内壁上涂有吸热涂料，所述的吸热涂料可充分利用光能和热能加热原水，保证原水的温度，其中原水的温度在35°即可实现海水淡化，无需外部的能源进行加热处理。

更进一步的，所述的海水淡化装置还包括加热棒11和太阳能电池板12，所述的加热棒11与太阳能电池板12电连接；所述的太阳能电池板12安装在梯形储物仓10内，所述的加热棒11插装在浓水腔室7内，并对原水进行加热。

进一步的，所述淡水腔室8的外壁涂有反光和绝热涂料，即外壳1面对淡水腔室8的外侧壁上涂有反光和绝热涂料，所述的反光和绝热涂料可有效减少阳光和气温对产水温度的影响，保证产水的低温效果。

进一步的，所述的浓水箱通气管3和淡水箱通气管4均配有通气止水阀，防止返流。

以下对本实用新型的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本实用新型的工作原理和优点：

在装置运行前由上半浓水腔室7-1的进水口向浓水腔室7中通入大量的原水(海水)，同时由上半淡水腔室8-1的出水口向淡水腔室8中通入少量的淡水，堵上上半浓水腔室7-1上的进水口和上半淡水腔室8-1的出水口，此时原水由于重力作用已经由上半浓水腔室7-1流经浓水流道7-3进入到下半浓水腔室7-2中，同理，淡水由于重力作用已经由上半淡水腔室8-1流经淡水流道8-3进入到下半淡水腔室8-2；上下翻转本装置，使得下半浓水腔室7-2中的原水再次流经浓水流道7-3进入到上半浓水腔室7-1，下半淡水腔室8-2中的淡水再次流经淡水流道8-3进入到上半淡水腔室8-1，其中流经浓水流道7-3的原水进入到石墨烯蒸馏膜9内，并带走因水蒸发而富集在石墨烯蒸馏膜9内的盐分，减少浓差极化现象，确保装置连续稳定运行；流经淡水流道8-3的淡水冷凝石墨烯蒸馏膜9内的水蒸气，使之液化并产水进入到淡水腔室8，完整海水的淡化，当水完全从上面的腔体流入下面的腔体后，将装置上下翻转，即可保障流动不间断和海水的持续淡化。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：它包括外壳(1)、两张隔热板(2)、浓水箱通气管(3)、淡水箱通气管(4)和膜板(5)；两张所述的隔热板(2)上下相对安装在外壳(1)内，且二者之间留有间隙(6)，所述的膜板(5)安装在两张隔热板(2)的同一侧板面上，并将间隙(6)封堵上，所述膜板(5)对应间隙(6)的位置处安装有石墨烯蒸馏膜(9)；两张所述的隔热板(2)和膜板(5)将外壳(1)分隔出两个并排的腔室，分别为浓水腔室(7)和淡水腔室(8)，所述的浓水腔室(7)包括依次连通的上半浓水腔室(7-1)、浓水流道(7-3)和下半浓水腔室(7-2)，其中上半浓水腔室(7-1)和下半浓水腔室(7-2)的横截面尺寸大于浓水流道(7-3)的横截面尺寸，所述的上半浓水腔室(7-1)上开有进水口；所述的淡水腔室(8)包括依次连通的上半淡水腔室(8-1)、淡水流道(8-3)和下半淡水腔室(8-2)，其中上半淡水腔室(8-1)和下半淡水腔室(8-2)的横截面尺寸大于淡水流道(8-3)的横截面尺寸，所述上半淡水腔室(8-1)开有出水口；所述的浓水流道(7-3)和淡水流道(8-3)分别处于石墨烯蒸馏膜(9)的两侧，石墨烯蒸馏膜(9)的阳极氧化铝基层面向浓水流道(7-3)，石墨烯蒸馏膜(9)的功能层面向淡水流道(8-3)；所述浓水箱通气管(3)的一端与上半浓水腔室(7-1)相连通，浓水箱通气管(3)的另一端与下半浓水腔室(7-2)相连通；所述淡水箱通气管(4)的一端与上半淡水腔室(8-1)相连通，淡水箱通气管(4)的另一端与下半淡水腔室(8-2)相连通。

2.根据权利要求1所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述的隔热板(2)为双层真空隔热板。

3.根据权利要求1所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述的外壳(1)为长方形箱体结构，外壳(1)的右侧侧壁向内凹陷并形成一个梯形储物仓(10)，所述的隔热板(2)为折板；两张所述的隔热板(2)上下相对设置在外壳(1)内侧壁与梯形储物仓(10)之间，其中隔热板(2)的凹面朝向梯形储物仓(10)设置；所述的隔热板(2)、梯形储物仓(10)与外壳(1)前后两侧的内侧壁之间形成浓水腔室(7)；所述的隔热板(2)与外壳(1)前后两侧的内侧壁及左侧内侧壁之间形成淡水腔室(8)。

4.根据权利要求1所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述浓水腔室(7)的内壁涂有吸热涂料。

5.根据权利要求1所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述淡水腔室(8)的外壁涂有反光和绝热涂料。

6.根据权利要求1所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述的浓水箱通气管(3)和淡水箱通气管(4)均配有通气止水阀。

7.根据权利要求3所述的便携式自驱动海水淡化装置，其特征在于：所述的海水淡化装置还包括加热棒(11)和太阳能电池板(12)，所述的加热棒(11)与太阳能电池板(12)电连接；所述的太阳能电池板(12)安装在梯形储物仓(10)内，所述的加热棒(11)插装在浓水腔室(7)内，并对原水进行加热。