一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置制造方法及图纸

重水是核电工业和医疗等重要的基础，但提取重水的消耗能源极大、成本极高、技术十分复杂，严重制约了核电工业和某些医疗技术的发展；同时，核电站产生的超重水(特别是含有放射性元素氚的超重水)日益增多。本实用新型专利技术在仅需要吸收外界热量的前提下，即能有效提升水中重水超重水的浓度，极大的降低制取重水超重水的成本和能耗。本实用新型专利技术提供一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置，水5通过重力自流、毛细现象润湿导水条3和蒸发层1，并吸收外界热量在所述蒸发层1的表面上蒸发，利用轻水比重水超重水更易蒸发、饱和蒸汽压较小的差异，蒸发排出水5中的轻水，提取一定浓度的重水超重水混合液，同时还能对周围环境和物体进行降温。降温。降温。

【技术实现步骤摘要】
一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置


[0001]本技术涉及制取重水的
，尤其是涉及利用蒸发轻水制取重水超重水的


技术介绍

[0002]现有利用蒸发轻水制取重水超重水的技术，利用在一个大气压下轻水(分子式 H2O，分子量18.0153)沸点是100℃、重水(分子式D2O，分子量20.0275)沸点是 101.42℃、超重水中氚水(分子式T2O)沸点是104℃的微小差异，对天然水进行蒸馏，通过控制蒸发温度将天然水中99.73％的轻水蒸发掉，而残液则含有较多的重水、超重水、半重水(分子式HDO)、重氧水、氧
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18水、极重水等以及其他物质(以下称“重水超重水混合液”)。存在如下缺陷：
[0003]1.需要消耗大量能源，生产成本高，增加碳排放；
[0004]2.在加热蒸发汽化的工序中，产生的大量热量传递到外界环境，加剧全球变暖；
[0005]3.设备要求精度高，工艺十分复杂，控制难度大。
[0006]当今世界的能源紧缺，重水是核电工业和医疗等重要的基础，但提取重水的消耗能源极大、成本极高、技术十分复杂，严重制约了核电工业和某些医疗技术的发展；同时，核电站产生的超重水(特别是含有放射性元素氚的超重水)日益增多，严重影响地球的生态环境，亟需低成本的超重水分离技术。
[0007]本技术能在无能耗、低成本的前提下，将水中的轻水进行蒸发，而包括放射性元素的重水超重水混合液则留在残液中，能有效的处理核废水以及从天然水中制取重水超重水混合液，同时还能对周围环境和物体进行降温，大规模使用能有效改善城市热岛现象，增加大气中水的含量、提高降水量、缓解全球气候变暖的趋势。

技术实现思路

[0008]本技术解决的技术问题是，创造性的专利技术一种环保、高效、持续蒸发水的方法，在低能耗或无能耗、低成本维护的条件下全天候运行，不需要额外消耗大量能源对水进行加热到沸腾或接近沸腾，仅需要从自然界吸收热量，即能实现水的快速蒸发，过虑溶解或悬浮于水中的化学物质，并利用轻水与重水超重水饱和蒸汽压的微小差异、轻水比重水超重水的更容易蒸发的性质，只蒸发水中的轻水并排出到外界，而使重水超重水混合液留在残液中，实现水与重水超重水等其他物质分离的效果，制取一定浓度的重水超重水混合液，还可以对周围环境和物体进行降温。另外，本技术可以设计成任意形状和任意尺寸，在大多数环境下都能使用，且成本低廉、维护简单，适用于大规模使用，特别适用于气温较高、光照较强的地区，如热带地区、沿海沙漠地区、远洋轮船等；还能有效改善城市热岛现象，增加大气中水的含量、提高降水量、缓解全球气候变暖的趋势，改善人类的生存环境。
[0009]在传统的观念中，对于水蒸发的技术存在以下普遍存在的、偏离客观事实的认识：认为水层太薄(如≤5mm)容易因蒸发等原因而干燥，难以持续蒸发。由此在实际使用时往往
使所述水层的厚度较厚(如＞5mm)，造成水蒸发速率慢、装置笨重造价高，并且经常通过直接喷淋等方式补充水，造成水过多而四处横流，极大的浪费水资源、污染环境。
[0010]专利技术人经实验发现，实际情况并非如此：不需要通过增加所述水层的厚度也能有效维持所述水层的存在，只要在所述蒸发层1和导水条3的毛细现象能到达到的高度(如≤ 50mm、≤100mm、≤150mm等)内进行补水，和\或所述蒸发层1和导水条3低于水面，就能实现给所述蒸发层1均衡的、持续的补水。由此，本技术克服了现有的以上普遍存在的、偏离客观事实的认识。
[0011]科学发现，气孔在叶面上所占面积百分比，一般不到1％，气孔完全张开也只占1％
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2％，但气孔的蒸腾量却相当于所在叶面积蒸发量的10％
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50％，甚至达到100％。也就是说，经过气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至100倍。这是因为气体通过多孔表面扩散的速率，不与孔洞的面积成正相关，而与孔洞的周长成正相关。这就是所谓的孔洞扩散律(smallporediffusionlaw)。这是因为在任何蒸发面上，气体分子除经过表面向外扩散外，还沿边缘向外扩散。在边缘处，扩散分子相互碰撞的机会少，因此扩散速率就比在中间部分的要快些。扩散表面的面积较大时(例如大孔)，边缘周长与面积的比值小，扩散主要在表面上进行，经过大孔的扩散速率与孔的面积成正比。然而当扩散表面减小时，边缘周长与面积的比值即增大，经边缘的扩散量就占较大的比例，且孔越小，所占的比例越大，扩散的速度就越快。大多数植物白天的蒸腾速率是15
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250g/m2/h，夜晚是1
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20g/m2/h。
[0012]专利技术人经实验发现，在两个相同的圆桶状空心容器(如玻璃水杯)A和B内各装高度为3cm的常温自来水；A容器的水利用本技术，将与所述空心容器内底面积相同的所述蒸发层1(如厚度为1mm的棉纱布或吸水纸巾)一端伸入水中直达杯底，其余部分放置于所述玻璃水杯的内、离水面≤10mm的水平塑料托架上，水可以通过毛细现象持续润湿所述蒸发层1；B容器不进行任何处理，利用水面进行蒸发；将2个容器置于同一空间内且相互靠近(即2个容器所处的环境完全一样)；放置48小时后，所述A容器内的水已全部蒸发，而所述B容器内的水面只降低了≤0.3mm；由此，本技术能使水在同等条件下以较快的速率进行蒸发。
[0013]本说明书中公开的技术方案，用以更好说明本技术的技术特征，而非对其限制；在本技术的思路下，本技术的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如下所述的本技术的不同方面的许多其它变化，其依然可以对所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术要求保护的范围。除非另有定义，本说明书中所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中所使用的术语只是为了描述本技术技术特征的目的，不是旨在于限制本技术。需要说明的是：当A部件被称为“固定于”B部件，A部件可以直接在B部件上或者也可以存在居中的部件；当A部件被认为是“连接”B部件，A部件可以是直接连接到B部件或者可能同时存在居中部件；当A部件被认为是与B部件“相互靠近”，A部件可以直接在B部件上或者也可以与B部件有一定的间距,只要实现A、B部件的功能即可，如能将水从A部件输送到B部件、或将热量从A部件传导到另B部件；当A部件被认为是与B部件“直接接触”，A部件可以直接在B部件上或者也可以两者的间距≤1mm；当A部件被认为是与B部件“贴在一起”，A部件可以直
接在B部件上或者也可以与B部件贴合成一体。
[0014](一)一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置，包括蒸发层1，防水层2，导水条3，储水器4，注水口6，出水口7、蒸发器10等，其特征是：
[0015]1.所述蒸发层1为任意长度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置，包括蒸发层，防水层，导水条，储水器，注水口，出水口、蒸发器(10)，其特征是：所述蒸发层为厚度≤10mm的吸水物体；所述吸水物体包括以下至少之一的物体：表面和\或内部结构可被水浸润的物体，表面和\或内部结构表面可附着所述水的物体；所述防水层包括以下至少之一的物体：表面和\或内部结构不可被所述水浸润的物体，不可被所述水浸润的防水涂层，至少有一侧表面附着所述防水涂层的物体；所述防水层制成半封闭的空心容器，即蒸发器(10)；所述蒸发器(10)包括以下至少之一的结构：所述蒸发器(10)的顶部与外界相连通，所述蒸发器(10)的上部与外界相连通，所述蒸发器(10)的底部与外界相连通；所述蒸发层位于由所述蒸发器(10)的全部和\或部分内表面上，构成装置主体，通过包括以下至少之一的结构相连接：所述蒸发层和所述防水层通过相互靠近且能实现直接接触相连接，所述蒸发层和所述防水层通过直接接触相连接，所述蒸发层和所述防水层通过贴在一起相连接，所述蒸发层和所述防水层制成一体结构相连接；所述装置设置至少1个所述储水器，具体包括以下至少之一的设置方式：所述储水器位于所述装置主体的内部，所述储水器位于所述装置主体的外部，所述储水器位于所述蒸发层的上方和\或靠近上方的位置；所述储水器包括以下至少之一的结构：所述储水器为可以储存所述水的、和\或设置有注水口和\或出水口的空心容器，所述储水器为可以储存所述水的吸水物体，所述储水器为将外界所述水输送到所述装置的输水系统；所述注水口和所述出水口为穿过所述储水器外壳的包括孔洞、管道、空隙、缝隙其中至少之一的结构；所述储水器与所述装置主体通过包括以下至少之一的方式相连接：所述储水器与所述装置主体通过相互靠近相连接，所述储水器与所述装置主体通过直接接触相连接，所述储水器与所述装置主体通过所述导水条相连接，所述储水器与所述装置主体通过导水管道相连接；所述装置至少设置1条所述导水条，具体包括以下至少之一的设置方式：所述导水条位于所述装置主体的表面和\或内部，所述导水条位于所述装置主体靠近所述储水器的部位，所述导水条位于所述装置主体与所述储水器之间，所述导水条位于2个及以上的所述储水器之间；所述导水条为长条状吸水物体；所述长条状吸水物体具体包括以下至少之一的物体：对所述水润湿性好的物体，对所述水吸水率高的物体，对所述水润湿性好且吸水率高的物体；所述导水条与所述储水器通过包括以下至少之一的方式相连接：所述导水条、与所述储水器和\或所述出水口通过相互靠近相连接，所述导水条、与所述储水器和\或所述出水口通过直接接触相连接，所述导水条穿过所述出水口、且伸入所述储水器中相连接；所述导水条与装置主体通过包括以下至少之一的方式相连接：所述导水条固定于所述蒸发层表面且通过直接接触相连接，所述导水条固定于所述蒸发层表面且通过贴在一起相连接，所述导水条与所述蒸发层制成一体结构相连接。2.根据权利要求1所述的一种环保蒸发轻水制取重水超重水混合液的装置，其特征是：所述装置不设置所述导水条，用所述蒸发层代替所述导水条与所述储水器连接，即通过包括以下至少之一的方式相连接：所述蒸发层、与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤，吴国中，胡鹏飞，吴明花，杨波，杨军，龙文昌，胡帝飞，
申请(专利权)人：吴明花，
类型：新型
国别省市：