一种石墨烯/纳米高分子膜材、由其制成的透水膜组件及基于其的无水加湿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于石墨烯/纳米高分子膜材的透水膜组件、及无水加湿装置。使用该装置的无水加湿方法，解决了现有加湿器高能耗，装置复杂及核心部件易霉变难清理等问题，可实现无需额外增加水源等结构简单、低能耗、原理新颖、健康无菌之加湿目的，最终实现低成本、民用商业化的加湿。

A kind of graphene / nano polymer membrane material, water permeable membrane component made from it and its waterless humidifier based on it

The utility model provides a water permeable membrane component based on graphene / nano polymer membrane material and an anhydrous humidifying device. Anhydrous humidification method using the device, solves the humidifier of high energy consumption, complicated device and the core components of mildew is difficult to clean, can be realized without the need for additional humidification water has the advantages of simple structure, low energy consumption, novel principle, healthy aseptic purposes, finally realizes the humidification of low cost, civil commercial.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/纳米高分子膜材、由其制成的透水膜组件及基于其的无水加湿装置
本技术涉及空气加湿
，特别涉及一种经石墨烯改性高分子膜材，应用该材料的无水加湿装置及无水加湿方法。
技术介绍
随着空调制热或暖气的普及，不可避免的衍生出空气干燥问题。而湿度过低的空气是有损于人体的健康及其舒适度的。相关文献研究表明，干燥的空气会损伤呼吸系统表面粘膜，细菌病毒等容易入侵从而引发疾病。但空气相对湿度保持在50％以上时，如流感病毒会相对减少。干燥的空气不仅削弱了人体对外界复杂环境的免疫能力，引发口干舌燥，流鼻血等症状，使人容易产生心情烦躁，性情不安等负面心理情绪,而且还会对人们的日常工作造成危害或损失。如干燥的空气容易产生静电，严重的静电会影响人们的工作，尤其是石油和纺织等工业领域，若空气湿度不加以严格控制，将会酿造无法估量的后果。据卫生学指标来说，当空气湿度保持在40％～65％范围时，病毒和细菌不宜生存，静电产生少，且基本能达到人类满意的舒适度。过高或过低的相对湿度，都会对人类甚至动植物产生不良影响。对空气进行适当的湿度调节，不仅可以减少人体的水分流失，一定程度上起到养颜护肤，保健养生的作用，而且还会减少静电产生，切断病毒细菌的传播，也会起到预防疾病的积极作用。因此，解决空调或暖气制热时衍生出的空气湿度降低问题，便引起了人们越来越大的重视。伴随人类生活质量的提升，空气加湿已然发展成为一门新的技术。目前，空气加湿按照加湿方法可分为有水加湿和无水加湿。其中，有水加湿是目前加湿技术当中最为成熟且应用最为广泛的一门技术。它是利用各种技术手段将液态水进行相变处理，转变成为水雾或蒸汽对空气进行加湿处理，从而有效改善环境的相对湿度。此法优点在于加湿效果理想，加湿速率快，缺点在于需额外进行定期加水，增加附加成本。有水加湿按照加湿的原理可分为等温加湿和等焓加湿。1.等焓加湿又称之为水雾加湿。是指通过水的蒸发对空气进行加湿，空气湿度增加。但水在蒸发过程当中吸收了热量，显热减少，潜热增加，系统总的焓值保持不变。但该方法对加湿水源具有一定的要求，硬水质中浓度较高的钙镁离子在加湿时随着水蒸气弥漫于空气当中。长期与空气接触易被氧化，从而形成灰尘而散落室内。同时，经液态或气态硬水质流经的加湿器和加湿区，还会产生水垢和灰尘。若不能及时清理干净，将会降低加湿器的使用寿命。等焓加湿按照液态水雾化的方式不同又可分为①超声波水雾加湿：利用超声波的高频率震荡原理，将液态水雾化成1μm～5μm的超微粒子，达到给空气加湿的目的；②高压喷雾加湿：是用泵将液态水加压，通过喷头设备喷出水雾给空气加湿。此加湿设备通常安装在中央空调等大型设备上，家用一般较少采用；③离心式加湿：利用离心式转盘在马达的高速转动下，将水强力甩出打在雾化盘上，将液态水雾化成5μm～10μm的超微粒子，继而与空气进行热湿交换达到加湿的目的。2.等温加湿。其原理是在不改变空气温度的前提下，通过给空气喷射水蒸气等方式增加空气湿度，是加湿技术当中最为简单易实现的加湿技术。优点在于加湿精度极高，误差受严格控制(±1％～±2％)。但加湿能耗高，加湿范围小，加湿区域不均匀，容易产生水垢等缺点，故而此法加湿难以在民用加湿器中得以应用。无水加湿是一门新兴加湿技术，是指不用人工额外加水，能自动实现加湿的技术。其中，无水加湿又可分为①冷凝水加湿：采用空调冷凝水或暖气热化霜产生的水做水源，无需额外人工添加水源。此法受冷凝水量和霜化水量的限制加湿效率不稳定，且设备结构复杂，水质净化和设备保养难度大，因而难以商业化；②转轮加湿：也称之为吸附加湿，利用吸附材料制备而成的低温循环节能转换装置，将室外空气中的水份转移至室内，从而达到加湿的目的。此法可解决额外人工添加液态水带来的不方便性，避免了雾化液态水及其雾化装备等带来的额外附加成本问题，并极大的减少了病毒、细菌、霉菌等微生物生长的危害性，且室内湿度可控，达到便利、高效、环保和低成本的加湿目的，是真正意义上的无水加湿。综上所述，加湿器的结构设计复杂，加湿效率低，加湿质量差，且设备成本及运行费用高，高能耗等问题是目前加湿技术难以克服的问题所在。故而，研发新型的加湿技术迫在眉睫。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种应用石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置。该装置针对以上综述问题，实现装置结构简单，原理新颖，高效加湿，环保无菌，加湿质量高，设备成本低，运行维护方便，节能等目的。可用于日常生活、工作生产的加湿。针对目前加湿器出现的技术问题，为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：技术的一方面提供一种基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，包括获得无水加湿来源的工作腔体和气态水分子流动供给系统，其中，所述工作腔体沿气流走向设置有高湿度空气进气口、空气循环系统、透水膜组件和低湿度空气出气口，所述气态水分子流动供给系统设置有辅助气态水分子流动的分子泵，所述气态水分子流动供给系统的气态水分子流动方向的起始端与所述透水膜组件内部相通，末端设置有朝向待加湿环境的加湿区。在一项可选的技术方案中，所述透水膜组件包括在具有若干微孔结构的表面涂覆了石墨烯/纳米高分子膜材的多芯中空管，所述膜材表面为吸附气态水分子的高分子复合材料亲水端。在一项可选的技术方案中，所述多芯中空管以内部通过顶端与水分子流动供给系统相通、底端密封、外表面暴露于工作腔体气流的方式设置。在一项可选的技术方案中，所述多芯中空管的顶端开放，内部经多芯中空管外部的密封件与所述水分子流动供给系统密封连接，所述透水膜组件是密封的。在一项可选的技术方案中，所述透水膜组件具有在-0.095MPa，保持1-3min的真空度。在基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置的一项可选的技术方案中，所述石墨烯/纳米高分子膜材还具有抗菌、杀菌、抑菌和/或自清洁作用。在一项可选的技术方案中，所述工作腔体还包括在透水膜组件(2)的气流走向下游的空气循环系统。在一项可选的技术方案中，所述的基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置还设置有智能监测和自动控制系统，其包括监测所述加湿区开口朝向的环境中空气湿度的湿度传感器，并控制空气循环系统和设置有分子泵的气态水分子流动传送系统。技术的另一方面提供了一种石墨烯/纳米高分子膜材制成的透水膜组件，其特征在于，所述透水膜组件包括在具有若干微孔结构的表面涂覆了石墨烯/纳米高分子膜材的多芯中空管，所述膜材表面为吸附气态水分子的高分子复合材料亲水端，所述多芯中空管以顶端经外部密封件密封为一体、底端密封、外表面暴露的方式设置，所述透水膜组件是密封的。在一项可选的技术方案中，所述透水膜组件具有在-0.095MPa，保持1-3min的真空度。技术的另一方面提供了一种改性的石墨烯/纳米高分子膜材，其特征在于，所述石墨烯/纳米高分子膜材为涂覆于表面具有若干微孔结构的多芯中空管的管状表层的石墨烯/纳米高分子复合材料，形成具有纳米级孔的膜，所述膜材表面为吸附气态水分子的高分子复合材料亲水端。技术的另一方面提供了一种基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置的无水加湿方法，其特征在于，水分子通过所述获得无水加湿来源的工作腔体的透水膜组件，经气态水分子流动传送系统，在分子泵的协助下，连续地、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，包括获得无水加湿来源的工作腔体(4)和气态水分子流动供给系统，其中，所述工作腔体沿气流走向设置有高湿度空气进气口(1)、空气循环系统、透水膜组件(2)和低湿度空气出气口(6)，所述气态水分子流动供给系统设置有辅助气态水分子流动的分子泵(7)，所述气态水分子流动供给系统的气态水分子流动方向的起始端与所述透水膜组件(2)内部相通，末端设置有朝向待加湿环境的加湿区(8)。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，包括获得无水加湿来源的工作腔体(4)和气态水分子流动供给系统，其中，所述工作腔体沿气流走向设置有高湿度空气进气口(1)、空气循环系统、透水膜组件(2)和低湿度空气出气口(6)，所述气态水分子流动供给系统设置有辅助气态水分子流动的分子泵(7)，所述气态水分子流动供给系统的气态水分子流动方向的起始端与所述透水膜组件(2)内部相通，末端设置有朝向待加湿环境的加湿区(8)。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，所述透水膜组件(2)包括在具有若干微孔结构的表面涂覆了石墨烯/纳米高分子膜材的多芯中空管，所述膜材表面为吸附气态水分子的高分子复合材料亲水端。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，所述多芯中空管以内部通过顶端与水分子流动供给系统相通、底端密封、外表面暴露于工作腔体气流的方式设置。4.根据权利要求3所述的基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，所述多芯中空管的顶端开放，内部经多芯中空管外部的密封件与所述水分子流动供给系统密封连接，所述透水膜组件(2)是密封的。5.根据权利要求4所述的基于石墨烯/纳米高分子膜材的无水加湿装置，其特征在于，所述透水...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭剑锋，曹丽薇，韩霜，
申请(专利权)人：中山市创思泰新材料科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44