[发明专利]一种带有冷凝单元的吸附式淡水捕集装置及其工作方法

说明书

本发明属于吸附技术领域，具体涉及一种带有冷凝单元的吸附式淡水捕集装置及其工作方法。所述捕集装置由用于捕获水蒸气的子系统Ⅰ，用于冷凝水蒸气的子系统Ⅱ，用于控制气流的电磁阀组，以及监测和控制系统组成。空气首先进入子系统Ⅰ进行吸附捕获，随后脱附水蒸气进入子系统Ⅱ进行冷却收集淡水，子系统Ⅰ和子系统Ⅱ在控制系统设定电磁阀组时序循环控制下实现淡水捕集装置自动循环运行。本发明利用利用吸附捕获单元可以实现空气中水分子的快速吸脱附，并在针刺状的新型冷凝单元的帮助下快速高效冷凝，提高了水蒸气的冷凝效率，减少了冷凝过程后逸出的水蒸气量，进而提高了吸附式淡水捕集装置的工作效率。

技术领域

本发明属于吸附技术领域，具体涉及一种带有冷凝单元的吸附式淡水捕集装置及其工作方法。

背景技术

世界上分布着超过五万个大大小小的岛屿，总面积约为地球陆地面积的1/15，其人口约占全球的10％。这些遍布七大洋的岛屿中，蕴含着丰富的自然资源，具有重要的经济价值和科研价值。因此，岛屿与岛礁的开发也成为了海洋开发与利用的重要一环，然而这些具有利用和开发价值的小型岛屿与岛礁大都缺乏淡水且远离陆地。由于淡水缺乏，导致这些小型岛屿不具备长期生存条件，难以进行资源高效开发。

当前，岛屿与海洋平台淡水供给最简单直接的方式就是船舶运输，但船舶运输受天气影响很大，海上风暴或台风等极端天气会经常阻断淡水输运。雨水收集再净化也是小型岛屿与岛礁的主要淡水补给方式，但雨水收集也同样严重受制于天气变化，譬如过于强烈(如风暴)或过于微弱的降雨都很难实现雨水有效收集，所以雨水收集也不能维持小型岛屿、岛礁与海洋工作平台的稳定淡水供给。此外，船舶输运和雨水收集两种淡水补给方式均需要配备长时间淡水储存系统以解决淡水稳定供给问题，长时间储存的淡水也会发生微生物或病毒污染，还要配备专业净水设备才能保证安全，导致存储系统和淡水管理过程复杂。海水淡化技术也是岛屿与海洋平台大量供水的常用技术，然而海水淡化需要大量的能量供给，小型岛屿和岛礁很难提供相应的动力能源；同时，海水淡化装置还需要高昂的前期投资成本与运行维护成本，导致海水淡化技术供给淡水的方案很难在海岛普及。

近地面空气中含有大量的水蒸气，而且全球范围内海洋、河流和湖泊的蒸发，空气中的水蒸气处于不断补充的状态，最终形成了全球范围内大气中的水循环过程。小型岛屿、岛礁与海洋工作平台四周环海，气候潮湿，空气中的水资源尤为丰富；因此，对于无法获取足够饮用水的岛屿而言，空气中的水分子无疑是其最大的淡水资源。针对空气中直接获取淡水的技术需求，美国的WaterHarvestingInc首先研发出了一种吸附式淡水捕获装置，该吸附式淡水捕集装置使用吸附剂吸附空气中的水蒸气，再对吸附剂加热使水分脱出形成高温饱和水蒸气，高温饱和水蒸气在冷凝装置中降温，同时其中的水蒸气冷凝成淡水。该装置与海水淡化装置相比，吸附式淡水捕集装置的尺寸设计灵活，既可以为大型定居点提供淡水，也可以作为野外勘探与紧急救援等工作条件下的应急淡水保障措施。

CN 216304790 U也公开了一种太阳能吸附式空气取水便携系统，该发明采用被动结露的方式是吸附剂脱出的水蒸气冷凝成液态水。这种冷凝方法也无法让高湿度热空气充分析出水分，造成大量水蒸气随着气流排出装置，导致装置的工作效率降低。

总之，在吸附式淡水捕集装置的工作过程中，如何快速脱出的高温饱和水蒸气，如何将高温饱和水蒸气冷凝成液态水成为限制整个装置的工作效率的关键步骤。

发明内容

为了解决现有吸附式淡水捕集装置冷凝单元效率低下的问题，以及提高吸附式淡水捕集装置的工作效率，本发明提供了一种带有冷凝单元的淡水捕集装置及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明一方面提供一种带有冷凝单元的吸附式淡水捕集装置，所述捕集装置由用于捕获水蒸气的子系统Ⅰ，用于冷凝水蒸气的子系统Ⅱ，用于控制气流的电磁阀组，以及监测和控制系统组成；