本發(fā)明屬于淡水獲取技術(shù)類領(lǐng)域，具體提供一種空氣中取水及凈化裝置。

技術(shù)背景

水是生命之源，是人類生存所必須的基本物質(zhì)。目前世界上已有100個(gè)國家缺水，26個(gè)國家嚴(yán)重缺水(包括中國)，40％的人口遭受缺水之苦。而一般情況下，成年人體重的64.7％由水組成；人體輕度缺水時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)口渴感和少尿；中度缺水時(shí)，則口渴唇干，尿量甚少和四肢無力；重度缺水時(shí)，體力和腦力勞動(dòng)效率顯著降低，并出現(xiàn)幻覺、狂躁、眼眶下陷、皮膚起皺紋，昏迷直至死亡。

沙漠是最典型的缺水地區(qū)，沙漠地區(qū)面積幾乎占陸地面積的一半，人口占世界人口的10％，而且沙漠中蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源和化石能源。但在沙漠地帶生存，人體由于出汗等蒸發(fā)的水量較大，需要保證水源的穩(wěn)定可靠；地下水源的極度缺乏給當(dāng)?shù)氐木用裆睢⒐I(yè)生產(chǎn)、科研活動(dòng)等造成巨大挑戰(zhàn)，而遠(yuǎn)距離運(yùn)輸水成本太高又難以持續(xù)。另外，在一些地區(qū)由于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境惡化等因素造成水源水質(zhì)破壞而不能直接飲用，同樣面臨淡水供應(yīng)的問題，這嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，亟待開發(fā)簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能的淡水獲取技術(shù)；尤其是在極度惡劣缺水環(huán)境中面臨生命危險(xiǎn)時(shí)，簡單、便攜的取水裝置將可以大大提高單個(gè)或者多個(gè)人員的生產(chǎn)幾率。

解決淡水供給的最方便、可靠的方法是直接從空氣中取水，因?yàn)槠浯髿庵袇s擁有相當(dāng)多的水蒸汽，是一個(gè)巨大的淡水源；當(dāng)環(huán)境中溫度升高時(shí)，地表水量會(huì)因蒸發(fā)而減少，空氣中則會(huì)積累大量的水分子，絕對(duì)含濕量會(huì)增加；而且由于大氣環(huán)流作用，即使在嚴(yán)重缺水的沙漠地區(qū)，因?yàn)闀円箿夭詈艽?，尤其是夜間，沙漠溫度低，濕度則維持在相對(duì)較高水平。因此，在沒有地表淡水資源或者淡水資源受到污染的情況下，空氣是我們獲取淡水的主要來源；結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便攜的空氣取水裝置可實(shí)現(xiàn)就地解決飲用水，為野外生存提高必需的水量，保證人民正常的生理機(jī)能。

2004年，上海交通大學(xué)公開了一種空氣中取水的設(shè)備(專利號(hào)：200410016871)，包括壓縮機(jī)、制水器、殺菌紫外燈和活性炭凈化器等，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后的制冷劑，經(jīng)冷凝器冷凝后，通過毛細(xì)管節(jié)流進(jìn)入制水器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，外界空氣通過風(fēng)機(jī)與制水器強(qiáng)制對(duì)流換熱，其中的水分在制水器外凝結(jié)后流入制水器下部的接水盤中，接水盤上方的殺菌紫外燈對(duì)水盤中的水進(jìn)行殺菌消毒，然后通過活性炭凈化器過濾后分別流入熱、冷飲水兩個(gè)儲(chǔ)水器中；該設(shè)備需要利用多種能量轉(zhuǎn)換，各種電氣電子設(shè)備造成整體結(jié)構(gòu)笨重、昂貴，不利于攜帶。

2017年，加州大學(xué)伯克利分校與麻省理工學(xué)院共同研制了一種空氣取水設(shè)備，利用金屬鋯與己二酸研制出一種叫“金屬有機(jī)框架”的細(xì)沙狀多孔材料，并把這種材料制成了吸水器，細(xì)沙狀多孔材料被夾在一塊太陽能吸收器與一塊冷凝板中間；設(shè)備工作時(shí)，細(xì)沙狀多孔材料從空氣中吸附水蒸氣，太陽能板負(fù)責(zé)加熱，促使水蒸氣釋放進(jìn)入冷凝板，在冷凝板上凝結(jié)成液態(tài)水，最后滴入用于收集水的容器中；該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且所用材料昂貴，尤其是所用吸水材料尚處于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有淡水獲取及凈化設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、成本高昂等缺陷，提供一種空氣中取水及凈化裝置；該裝置構(gòu)造簡單、便于攜帶，能夠滿足在干旱環(huán)境或者污水環(huán)境中的基本生存用水要求，在沙漠生存、單兵裝備、污水處理方面有廣泛的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種空氣中取水及凈化裝置，包括取水結(jié)構(gòu)和凈化結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凈化結(jié)構(gòu)為一個(gè)儲(chǔ)水壺結(jié)構(gòu)，其上端設(shè)置有進(jìn)水口、中部設(shè)置有過濾隔層，下端設(shè)置有出水口；所述取水結(jié)構(gòu)呈倒立的“傘”狀，由傘形骨架與包覆其上的吸附面共同構(gòu)成；所述取水結(jié)構(gòu)采集水通過傘形骨架中心的傘尖流入進(jìn)水口。

進(jìn)一步的，所述吸附面為編織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絲直徑為0.2～0.5毫米，網(wǎng)眼1～2倍于網(wǎng)絲。

所述吸附面的材料為銅絲絨、不銹鋼絲、聚丙烯塑料的任意一種。

所述傘形骨架的材料為鋁合金、銅合金、鋁銅合金中的任意一種。

所述傘形骨架具有開合功能，相應(yīng)的吸附面為柔軟面，進(jìn)而所述取水結(jié)構(gòu)具備開合功能；傘形骨架打開即可撐開吸附面(傘面)、收縮即可閉合吸附面(傘面)。

所述的過濾隔層用于過濾金屬離子和大分子無機(jī)物，其材料采用顆粒活性炭、纖維活性炭、聚丙烯超細(xì)纖維、氧化石墨烯膜中的任意一種。

更進(jìn)一步的，所述取水結(jié)構(gòu)與凈化結(jié)構(gòu)能夠拆分后單獨(dú)使用，其中凈化結(jié)構(gòu)用于污水凈化。

本發(fā)明的工作原理為：利用傘形骨架和吸附面面材料較高的散熱特性，使流經(jīng)其表面的空氣降溫、水分子冷凝成水滴，并在吸附面(傘面)逐漸匯聚，最后沿著傘面流到中心傘尖，通過進(jìn)水口流入儲(chǔ)水壺(凈化結(jié)構(gòu))；經(jīng)過其中過濾隔層過濾出純凈水，從下端出水口即可直接飲用。另外，所述的凈化結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)用于污水水質(zhì)凈化；受污染的水源直接從上端流入儲(chǔ)水壺，通過隔層過濾凈化，即可在下端出水口飲用。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)所述的空氣取水及凈化裝置中的取水結(jié)構(gòu)可收放，不用時(shí)收縮、用時(shí)撐開，體積小便于攜帶；

(2)所述的空氣取水及凈化裝置中的凈化結(jié)構(gòu)可單獨(dú)使用，污水可直接倒入，經(jīng)過濾后即可飲用；

(3)所述的空氣取水及凈化裝置構(gòu)造簡單，便于攜帶，能夠滿足在干旱環(huán)境或者污水環(huán)境中的基本生存用水要求，在沙漠生存、單兵裝備、污水處理方面有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的空氣取水及凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1為傘形結(jié)構(gòu)骨架，2為傘形吸附面，3為儲(chǔ)水壺，4為過濾層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實(shí)施例對(duì)領(lǐng)域的技術(shù)人員即可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種空氣中取水及凈化裝置，包括取水結(jié)構(gòu)和凈化結(jié)構(gòu)，所述凈化結(jié)構(gòu)為一個(gè)儲(chǔ)水壺結(jié)構(gòu)3，其上端設(shè)置有進(jìn)水口、中部設(shè)置有過濾隔層4，下端設(shè)置有出水口；所述取水結(jié)構(gòu)呈倒立的“傘”狀，由傘形骨架1與包覆其上的吸附面2共同構(gòu)成；所述取水裝置采集水通過傘形骨架中心的傘尖流入進(jìn)水口。本實(shí)施例中，傘形骨架采用鋁合金制成，撐開時(shí)的邊緣半徑約為50厘米；吸附面采用銅絲絨編織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絲直徑為0.2～0.5毫米，網(wǎng)眼1～2倍與網(wǎng)絲，距離傘形骨架尖端(中心傘尖)位置1厘米以內(nèi)不包覆；儲(chǔ)水壺為圓柱體，上部可以為束口型，其高度約20厘米，柱體直徑約10厘米，上端有開口、直徑約2厘米(略大于傘形骨架尖端未包覆吸附面的區(qū)域)；儲(chǔ)水壺下部側(cè)邊凸出，且有開口，直徑約2厘米；過濾隔層在儲(chǔ)水壺(3)中部，其厚度1～2厘米。

在沙漠環(huán)境中，將取水部分到插入凈水部分上端進(jìn)水口，并放置于濕潤空氣中；通過具有較大空氣接觸面的傘形結(jié)構(gòu)凝結(jié)空氣中的水分子，并通過傘形結(jié)構(gòu)尖端流入下面儲(chǔ)水壺；之后，在儲(chǔ)水壺中通過水的自身重力滲透通過過濾隔層，進(jìn)入低端出水口，打開下端出水口即可飲用。

實(shí)施例2

在污染的水源附件，將取水部分收起來，單獨(dú)使用凈水部分；將水從上端進(jìn)水口直接倒入儲(chǔ)水壺中，利用水的自身重力，使其滲透通過由氧化石墨烯膜制成的過濾隔層，進(jìn)入低端出水口，打開下端出水口即可飲用。

盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列；本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。