一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法技术

本发明专利技术提供一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法，采用水力发电机组提供电力给蒸发区加热，通过亲水区以及亲水涂层的使用，利用水的表面张力在水面晃动、强风吹拂情况下让设备稳稳地吸附在水面上；蒸发区的下部采用垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，用于汲取水流及牢牢抓住水面，蒸发区的上部采用石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，阵列排布的通道可以有效的提高蒸馏效率，缩短蒸馏时长。本发明专利技术所述净水生产器功能区可解决夜间无光照加热问题，并防止水流过快导致的颠簸侧翻问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法
本专利技术涉及净水生产器件制备领域，尤其是一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法。
技术介绍
随着全球人口数量增加、水污染问题日益严重和地下水的过度开采，水资源缺乏已成为人类社会面临的主要危机之一。有预测称，到了2025年，世界上将有半数的国家面临淡水资源紧张的严峻形势，而到2050年，世界上75％的人口将面临水资源短缺的困境。水是生命之源，也是社会经济发展与社会进步的物质基础。然而我国水资源匮乏，是世界十三个最缺水的国家之一。水污染严重是造成我国水资源匮乏的主要原因之一。其中，工业废水、城市生活污水、农业污染、城市垃圾等是造成我国水资源污染的主要原因。导致无论是城市还是农村区域的自然河流，其中的水已经没有人直接去饮用。所以，研制有效处理污水的新方法或新型材料与新器件将对解决我国水资源问题具有重大意义。气象学中把液体的水或者固体的冰、雪变成看不见的水汽的过程称为蒸发。我们用的净水大多来自自然界的降水，而降水来自海洋和陆地上的盐水、污水的蒸发。默默无闻的蒸发过程整天为我们提炼着干净的水蒸气，降水过程再把干净的水蒸气变成净水送回大地。在任何温度下，分子都在不断地运动，液体中总有一些速度较大的分子能够飞出液面脱离束缚而成为汽分子，所以液体在任何温度下都能蒸发。影响蒸发的因素有温度、湿度、液体的表面积、液体表面上方的空气流动的速度等。温度越高，蒸发越快。光照通常被用来加快蒸发过程，但是在维度较高的区域或者夜晚来临时，光照的作用就不明显了。在河流表面，采用因地制宜的办法提高水蒸发效率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法，解决夜间无光照加热问题，提升温度以加快蒸发效率，并防止水流过快导致的颠簸问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：因地制宜采用水力发电机组提供电力，通过加热装置给蒸发区加热；通过亲水区以及亲水涂层的使用，利用水的表面张力在水面晃动、强风吹拂情况下让设备稳稳地吸附在水面上；蒸发区分上下部，具有垂直取向且阵列排布的通道，纳米纤维使得复合膜阵列可被压缩、弯曲和拉伸，保持其结构不被破坏，蒸发区的下部采用垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，用于汲取水流及牢牢抓住水面，蒸发区的上部采用石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，阵列排布的通道可以有效的提高蒸馏效率，缩短蒸馏时长。至于水蒸气的收集装置采用本领域常用的结构、形状、材质即可，其他未涉及的相关功能部件亦采用领域内常规配置即可。本专利技术一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法，进一步的技术方案特征是：(1)一种水力辅热稳定型净水生产器功能区主要包括悬浮体、水力发电机组、加热装置、蒸发区四部分，悬浮体采用中空结构，材料为钢、铝、铁、铜、木质或者塑料，结构可以是正方体、立方体、圆柱体、不规则多面体，其覆盖水面面积为10cm2-10000m2，悬浮体底部中间区域具有一个或者多个孔洞用于蒸发区接触底部水流，悬浮体外侧为亲水涂料层，亲水材料为聚丙烯酸、二氧化硅、聚硅氮烷、氢氧化铜、氧化石墨烯、亲水纤维、亲水棉、亲水皮革，悬浮体内部亦设有淡水采集区以及用于漂浮的密闭的中空区，其位置与形状根据其他功能区的变化而变化，采用领域内常规配置即可。(2)悬浮体下面通过连接杆连接有一组或者多组水力发电机组，连接杆材质为工程机械领域内常用金属连接固定组件，水力发电机组包括水用发电机、水用桨叶、伯努利流道、筛网，伯努利流道框定了整个水力发电机组的外形与尺寸，伯努利流道呈两端宽中间窄的类沙漏结构，材料为金属或者塑料，长度为20cm-60m，外径为5cm-10m，伯努利流道前段是一个截面积逐渐变小的增速管道，使水流速度加快，伯努利流道中段放置有水用桨叶和水力发电机，水用桨叶的大小和水力发电机的功率按照伯努利流道的大小以正比例关系改变，伯努利流道后段为一个截面积逐渐变大的减压管道，使水的压强变低，有助于水流加速通过发电机；筛网由金属或塑料网格组成，位于伯努利流道前端，水流由此进入伯努利流道，筛网可阻隔水中杂物进入水力发电机组。(3)蒸发区位于悬浮体底部中间区域，蒸发区下部接触底部水流，蒸发区上部用于蒸馏，蒸发区具有垂直取向且阵列排布的通道，由石墨烯、氧化石墨烯、纳米纤维复合而成，将浓度为1-10mg/mL的氧化石墨烯分散液和浓度为2-10mg/mL纳米纤维分散液混合得到混合液，氧化石墨烯分散液与纳米纤维分散液的质量比为1∶(0.1～10)，纳米纤维的直径为50-1000nm，纳米纤维的材料为聚酰亚胺、聚丙烯腈、醋酸纤维素、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乳酸、二氧化硅、三氧化二铝或二氧化钛的一种及以上；将所述混合液置入预定容器中，并将所述预定容器的底部与冷源接触进行方向自下而上的定向冷冻，定向冷冻的温度为-196℃～-50℃，时间为10-30分钟，得到垂直取向的氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列；对所述垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-54℃～-48℃，时间为36-72小时；对所述冷冻干燥之后的所述垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列上部进行还原处理，还原剂为水合肼或者氢碘酸，还原时间为1-24小时；将复合膜阵列整体置于100-200℃温度下加热2-24小时，使蒸发区结构固化，蒸发区下部的氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列浸入水中结构稳定不变，复合膜阵列面与面之间的通道宽度为20-300μm。(4)悬浮体内部具有一组或多组加热装置，其数目正比例于蒸发区数目，加热装置包含发热丝、绝缘防水材料层、隔热层、亲水涂料层，发热丝材质为康铜、康锰铜合金、锌白铜、镍铬合金或铜镍合金，绝缘防水材料层材质为有机硅树脂、环氧树脂、油性漆包线、黄漆布、黄漆绸，隔热层材质为挤塑聚苯板或者聚氨酯发泡材料。本专利技术具有如下优势：(1)本专利技术方法因地制宜采用水力发电机组提供电力，通过加热装置给蒸发区加热，解决夜间无光照加热问题，在有光照情况下也可提升温度以加快蒸发效率。(2)该系统通过悬浮体底部表面的亲水材料层与蒸发区下部亲水阵列可以充分利用水的界面张力，防止装置剧烈摆动以及侧翻，具备了防风浪与湍流的能力，可以使发电装置在水面稳定存在，氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列能够迅速充分吸收水分进入毛细管道，送入加热装置环绕的蒸馏区。(3)伯努利流道的设计可以让流经水力发电机的水速增大，使发电量增加，可有效利用水能资源。(4)蒸发区的下部采用垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，用于汲取水流及牢牢抓住水面，蒸发区的上部采用石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，阵列排布的通道可以有效的提高蒸馏效率，缩短蒸馏时长。(5)该系统尺寸可大可小，可以适用于大型净水生产站，也可适用于野外便捷型小型净水生成装置。(6)该系统整体结构简单，成本低，稳定性好，易于推广普及，可以满足多种场合生产净水需求。附图说明图1为本专利技术整体结构截面示意图。1为悬浮体，2为亲水涂料层，3为水汽收集罩，4为净水收集槽，5为筛网，6为前段增速管道，7为水用桨叶，8为水力发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法，其特征在于，一种水力辅热稳定型净水生产器功能区主要包括悬浮体、水力发电机组、加热装置、蒸发区四部分，因地制宜解决夜间无光照加热问题，提升温度以加快蒸发效率，并防止水流过快导致的颠簸问题；采用水力发电机组提供电力让加热装置给蒸发区加热；通过亲水区以及亲水涂层的使用，利用水的表面张力在水面晃动、强风吹拂情况下让设备稳稳地吸附在水面上；蒸发区分上下部，具有垂直取向且阵列排布的通道，纳米纤维使得复合膜阵列可被压缩、弯曲和拉伸，保持其结构不被破坏，蒸发区的下部采用垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，用于汲取水流及牢牢抓住水面，蒸发区的上部采用石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，阵列排布的通道可以有效的提高蒸馏效率，缩短蒸馏时长；水蒸气的收集装置采用本领域常用的结构、形状、材质即可，其他相关功能部件亦采用领域内常规配置即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法，其特征在于，一种水力辅热稳定型净水生产器功能区主要包括悬浮体、水力发电机组、加热装置、蒸发区四部分，因地制宜解决夜间无光照加热问题，提升温度以加快蒸发效率，并防止水流过快导致的颠簸问题；采用水力发电机组提供电力让加热装置给蒸发区加热；通过亲水区以及亲水涂层的使用，利用水的表面张力在水面晃动、强风吹拂情况下让设备稳稳地吸附在水面上；蒸发区分上下部，具有垂直取向且阵列排布的通道，纳米纤维使得复合膜阵列可被压缩、弯曲和拉伸，保持其结构不被破坏，蒸发区的下部采用垂直取向氧化石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，用于汲取水流及牢牢抓住水面，蒸发区的上部采用石墨烯/纳米纤维复合膜阵列，阵列排布的通道可以有效的提高蒸馏效率，缩短蒸馏时长；水蒸气的收集装置采用本领域常用的结构、形状、材质即可，其他相关功能部件亦采用领域内常规配置即可。


2.根据权利要求1所述的水力辅热稳定型净水生产器功能区，其特征在于，悬浮体采用中空结构，材料为钢、铝、铁、铜、木质或者塑料，结构可以是正方体、立方体、圆柱体、不规则多面体，其覆盖水面面积为10cm2-10000m2，悬浮体底部中间区域具有一个或者多个孔洞用于蒸发区接触底部水流，悬浮体外侧为亲水涂料层，亲水材料为聚丙烯酸、二氧化硅、聚硅氮烷、氢氧化铜、氧化石墨烯、亲水纤维、亲水棉、亲水皮革，悬浮体内部亦设有淡水采集区，其位置与形状根据其他功能区的变化而变化，采用领域内常规配置即可。


3.根据权利要求1所述的水力辅热稳定型净水生产器功能区，其特征在于，悬浮体下面通过连接杆连接有一组或者多组水力发电机组，连接杆材质为工程机械领域内常用金属连接固定组件，水力发电机组包括水用发电机、水用桨叶、伯努利流道、筛网，伯努利流道框定了整个水力发电机组的外形与尺寸，伯努利流道呈两端宽中间窄的类沙漏结构，材料为金属或者塑料，长度为20cm-60m，外径为5cm-10m，伯努利流道前段是一个截面积逐渐变小的增速管道，使水流速度加快，伯努利流道中段放置有水用桨叶和水力发电机，水用桨叶的大小和水力发电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗中正，陆建华，庄国策，
申请(专利权)人：盐城师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32