[发明专利]固体吸湿电渗制水方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及淡水获取技术领域，特别涉及一种固体吸湿电渗制水方法及装置。

背景技术

水作为生命的源泉，在经济和社会发展中是不可替代的资源。由于人类大规模开采及环境破坏以及由此带来的气候异常，使得水资源的供求矛盾变得越来越尖锐，加上我国水资源时间和空间分布极不均匀，以及水体污染的加剧，使得水资源问题成为制约我国经济社会发展的瓶颈问题。因此，为在沙漠、西部缺水地区或在岛屿、沿海潮湿但缺少淡水地区工作的人们提供淡水保障成为开发这些地区的先决条件。

目前解决局部地区淡水短缺问题方法主要有：(1)异地调水，(2)海水淡化，(3)加强水资源的回收与管理等。异地调水工程巨大，送水成本一般很高。海水淡化被视为人类未来主要水源之一，虽然工程上已有大规模的应用，但其成本依然很高，寻找低成本的海水淡化技术依然是目前研究的热点，但因受到地理位置的制约，使得其无法在广阔的西部缺水地区和沙漠地区应用。加强水资源的回收与管理，可以达到对水资源最大程度的利用，但其不能从根本上解决淡水水源的问题。

由于地心引力、太阳辐射和大气环流的作用，会造成地表水在固、液、气三态之间转化和地区之间转移，使得大气成为一个巨大的淡水库，加上空气中水蒸气清洁且可再生，在没有地表水源的情形下，空气就有望成为我们获取淡水的重要水源。

上海交通大学的王如竹等申请的发明名称为“太阳能吸附式空气取水装置”的中国发明专利申请(公开号为CN1323938)与发明名称为“吸附式空气取水装置”的中国发明专利申请(公开号为CN1321815)中，发明装置主要由吸附床、冷凝器、净水系统和储水器等构成。虽然该发明专利实现了一日多次循环向空气取水的过程，解决了海洋和沙漠地区淡水获取的问题，但该装置存在吸附和取水过程不能够同时进行的缺点，另一方面取水过程采用吸湿材料吸收空气中水分然后将吸湿材料中的水分加热成水蒸气，再将水蒸气冷凝为液态水，过程中需要先提供给水蒸汽大量的汽化潜热然后再带走水蒸汽的汽化潜热，因加热装置和冷凝装置的存在，使得设备不易小型化。

发明名称为“从空气中取水的机器”的中国发明专利申请(公开号为：CN1369598)中，通过电制冷循环使蒸发器中温度低于空气露点温度从空气中制取水，该发明实现了从空气中制取水的目的，但由于采用电制冷循环，存在运行成本高，取水率低，装置复杂的问题。发明名称为“间歇式太阳能吸附制冷空气取水装置”的中国发明专利申请(公开号为：CN1804244)中，采用吸附式制冷循环将空气温度冷凝到露点温度以下达到从空气中制取液态淡水的目的，但是该装置只能在晚上提供低温环境，一天只能实现一次循环从空气中取水，取水效率低，取水过程同样存在需要带走水蒸汽大量的汽化潜热的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何降低取水时所需的热能，实现吸湿和制水的同时进行，缩小制水装置的体积，提高取水效率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种固体吸湿电渗制水方法，包括以下步骤：

S1：通过具有电渗和吸湿能力的材料吸收湿空气中的水分；

S2：通过阴电极和阳电极产生的电场，使所述具有电渗和吸湿能力的材料产生电渗效应，将材料所吸收的水分以液态的形式排出，得到液态淡水。

其中，所述具有电渗和吸湿能力的材料为具有电渗能力的吸湿材料，或由电渗材料与吸湿材料制成的复合材料。

其中，所述具有电渗和吸湿能力的材料为粉末状、颗粒状或者带有通孔的块状。

其中，所述阳电极采用防腐蚀的金属、合金或氧化物制成，或由表面生长一层惰性电极材料薄膜的易腐蚀导电材料制成。

本发明还包括了一种采用所述的固体吸湿电渗制水方法的装置，包括：阴电极、阳电极、具有电渗和吸湿能力的材料、吸附床和电源，所述具有电渗和吸湿能力的材料位于所述吸附床内部，阴电极设于所述具有电渗和吸湿能力的材料下表面，阳电极设于所述具有电渗和吸湿能力的材料上表面，所述电源负极连接所述阴电极，正极连接所述阳电极。

其中，还包括：风机和外壳，所述吸附床安装于所述外壳内部，所述外壳上开有空气入口和空气出口，所述风机安装于所述空气出口处。

其中，还包括：净水装置和储水箱，所述净水装置位于所述吸附床下方，所述储水箱位于所述净水装置下方，其上表面与所述净水装置下表面相通。