本发明涉及太阳能光热转换蒸发污水净化处理技术领域，具体涉及一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置。
背景技术：
人口、资源和环境，是当今世界所面临的三项重大发展问题，而在资源问题中，水资源是各种资源中人类最不可或缺、无法替代的资源之一，水资源问题，已经成为今天全世界最为关注和迫切需要寻找解决途径的重要问题之一。人类真正可以利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%。目前，全世界约有10亿多人面临着水资源短缺的问题，据有关专家估计，大约至2025年，世界将有近一半人口生活在严重缺水的地区，水资源危机已经成为严重制约人类可持续发展的重要因素之一。因此，面临日益严峻的全球化水危机形势，作为淡水资源增量与替代技术的海水淡化技术及相关产业应运而生。
目前，太阳能作为可再生能源首要发展方向之一，已受到了越来越多的重视，将太阳能产生的热能引入水处理工艺，一方面可利用太阳能产生的热能使水蒸发起到去除杂质效果；另一方面，利用太阳能可以大大减少投加药剂的成本、以及后续带来二次污染。现如今，中国采用海水淡化技术仅仅只是海水淡化厂这种大规模工厂进行使用，像自带中水（生活污水）或海水净化功能的水杯在市场上基本没有，当人处于特殊恶劣的条件下，例如：水源污染地以及海岛兵站等淡水缺乏环境，如何净化水质和海水淡化成为人类如何在恶劣环境下生存最核心的问题。
目前，采用传统太阳能污水处理或海水淡化的效率较低，约为3-4kg/m2/d。而采用辅助蒸发材料的太阳能净水系统的效率可达到8-10kg/m2/d。市面上通常采用黑色的有机或无机颗粒状物质（黑色萘胺等）与待处理水进行混合，来增加水的吸热效果，从而加快水的蒸发。然而，此类物质一方面难以回收，另一方面带来了二次污染。近年来，一种新型的太阳能辅助蒸发海水淡化的方法引起了学界的广泛关注，其采用黑色碳材料（石墨烯、碳纳米管和氧化石墨烯）或纳米金属颗粒悬浮于液面，使其充分浸润于待处理水，在太阳能光照射下，黑色材料吸收太阳光中的大部分热量，并将热量局限于液面表层，大大提高了水的蒸发效率，蒸发速率可达1.5kg/m2/h，如果再采用太阳能聚光系统其蒸发速率可高达8-10kg/m2/h。这种方法只是将辅助材料平铺于液面，既便于再次回收利用，也不会产生二次污染。但是这种辅助蒸发方法只能将水中的金属离子过滤掉，并不能将水中的有机污染物也一并降解掉。
技术实现要素：
本发明为解决上述技术问题，提供一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置，其特征在于：包括纯水收集装置、待处理储水装置和上盖，所述的上盖设置于纯水收集装置的上部开口处，纯水收集装置的上开口处扣设有锥形导流盖，锥形导流盖设置于上盖内，上盖的顶部设置有太阳能聚光镜，所述的纯水收集装置内设置有待处理储水装置，待处理储水装置的内壁上设置有由导水材料形成的导水器，导水器的顶部下端设置有隔热材料层，顶部上端设置有多孔电热辅助蒸发层，所述的多孔电热辅助蒸发层的上端面设置有多孔滤膜，多孔滤膜的上端面设置有辅助蒸发催化层，所述的纯水收集装置、待处理储水装置和上盖均为无色透明材质；
所述的辅助蒸发催化层由黑色半导体纳米材料制成，黑色半导体纳米材料选用铜铟硫(cuins2)、铜铟硒(cuinse2)、铜铟镓硒(cuingase2)、铜锡硫(cu2sns3)、铜锌锡硫(cu2znsns4)、铜锌锡硒(cu2znsnse4)、铜锌锡硫硒(cu2znsn(sse)4)的一种或者两种以上材料的混合；纳米材料的形貌为纳米球、纳米片、纳米颗粒或纳米花，粒径分布为5~500nm；
所述的太阳能聚光镜为圆形双凸透镜、平凸透镜、组合透镜或菲涅尔透镜，光学有效口径为80~150mm，焦距为50~100mm，其制备材料为无色光学玻璃，或者无色光学塑料；
所述的锥形导流盖呈圆锥状，制备材料为无色光学玻璃或者无色光学塑料，高25~50mm，口径80~150mm，锥形导流盖的工作表面进行低表面能疏水氟化处理。
所述的多孔电热辅助蒸发层上连接有电源。
所述的多孔滤膜选用孔径0.22微米或0.45微米的水系滤膜或混合膜，直径50~100mm。
所述的多孔电热辅助蒸发层的直径50~100mm，包含多孔材料基底、电阻丝和电极；所述的电极设置于电阻丝的两端，电阻丝设置于多孔材料基底上；
所述的多孔材料基底选用多孔陶瓷或多孔滤膜；
所述的电阻丝采用合金、纯金属或非金属，合金为镍铬或者铁镍；纯金属为钼、钨或钽；非金属为石墨或者碳化硅，电阻丝表面绝缘处理；
所述的电极采用金、钛或铂金导电性好且耐酸碱腐蚀的金属。
所述的隔热材料层的隔热材料选用泡沫塑料、气凝胶隔热毡或者真空隔热板。
所述的电源为手动式发电机、便携式太阳能电池组件或者各类蓄电池。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明采用黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层实现水净化，黑色半导体纳米材料具有较高的光吸收系数和较大的比表面积，可将太阳能高效的转换成热能，促进水的蒸发，实现脱盐功能；
2、本发明采用的黑色的半导体材料，基于半导体光催化的原理，在可见光区具有明显的光催化分解有机物的能力，可对水中的有机物进行分解，实现水的进一步净化；
3、本发明采用太阳能聚光镜和电热辅助蒸发设计，不管是在有太阳光照的条件下还是在弱光照地区和夜间均可使用，可提高水蒸发速率，在良好光照条件下，可使用太阳能电池组件实现电热辅助加热，实现真正的绿色环保的水净化；
4、本发明采用太阳能聚光镜，可大大提高水的蒸发速率；
5、本发明锥形导流盖工作表面通过低表面能疏水氟化处理，可大大提高纯水的导流和收集效率。
6、本发明采用隔热材料将热能限制在蒸发区域，有效降低了蒸发区域的热损失。
7、本发明装置的具体功能体现在：首先通过毛细管导水材料及滤膜对水进行初步过滤，然后通过半导体材料在聚焦太阳光照下，一方面辅助加速水的蒸发；另一方面，由于半导体材料的光催化效果，对水中的有机污染物进行有效降解，从而达到既能有效过滤金属离子也能降解有机物的目的，
8、本发明将推动低成本水处理的实用化进程，也能使饮水困难地区的生存用水问题得到最基本的保障。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是多孔电热辅助蒸发层结构示意图；
图中：附图标记说明：1—太阳能聚光镜，2—上盖，3—锥形导流盖，4—辅助蒸发催化层，5—多孔滤膜，6—多孔电热辅助蒸发层，7—导水材料层，8—隔热材料层，9—待处理储水装置，10—待处理水，11—纯水，12—纯水收集装置，13—外接电源，14—多孔材料基底，15—电阻丝，16—电极。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置，包括纯水收集装置12、待处理储水装置9和上盖2，所述的上盖2设置于纯水收集装置12的上部开口处，纯水收集装置12的上开口处扣设有锥形导流盖3，锥形导流盖3设置于上盖2内，上盖2的顶部设置有太阳能聚光镜1，所述的纯水收集装置12内设置有待处理储水装置9，待处理储水装置9的内壁上设置有由导水材料7形成的导水器，导水器的顶部下端设置有隔热材料层8，顶部上端设置有多孔电热辅助蒸发层6，所述的多孔电热辅助蒸发层6的上端面设置有多孔滤膜5，多孔滤膜5的上端面设置有辅助蒸发催化层4。
所述的多孔电热辅助蒸发层6上连接有电源13。
所述的太阳能聚光镜1为圆形双凸透镜、平凸透镜、组合透镜或菲涅尔透镜，光学有效口径为80~150mm，焦距为50~100mm，其制备材料为无色光学玻璃，或者无色光学塑料。
所述的锥形导流盖3呈圆锥状，制备材料为无色光学玻璃或者无色光学塑料，高25~50mm，口径80~150mm，锥形导流盖的工作表面进行低表面能疏水氟化处理，有利于纯水的导流和收集。
所述的辅助蒸发催化层4由黑色半导体纳米材料制成，黑色半导体纳米材料选用铜铟硫(cuins2)、铜铟硒(cuinse2)、铜铟镓硒(cuingase2)、铜锡硫(cu2sns3)、铜锌锡硫(cu2znsns4)、铜锌锡硒(cu2znsnse4)、铜锌锡硫硒(cu2znsn(sse)4)的一种或者两种以上材料的混合；纳米材料的形貌为纳米球、纳米片、纳米颗粒或纳米花，粒径分布为5~500nm。
所述的多孔滤膜5选用孔径0.22微米或0.45微米的水系滤膜或混合膜，直径50~100mm。
所述的多孔电热辅助蒸发层6的直径50~100mm，包含多孔材料基底14、电阻丝15和电极16；所述的电极16设置于电阻丝15的两端，电阻丝15设置于多孔材料基底14上；
所述的多孔材料基底14选用多孔陶瓷或多孔滤膜；
所述的电阻丝15采用合金、纯金属或非金属，合金为镍铬或者铁镍；纯金属为钼、钨或钽；非金属为石墨或者碳化硅，电阻丝表面绝缘处理；
所述的电极16采用金、钛或铂金导电性好且耐酸碱腐蚀的金属。
所述的隔热材料层的隔热材料选用泡沫塑料、气凝胶隔热毡或者真空隔热板。
所述的电源13为手动式发电机、便携式太阳能电池组件或者各类蓄电池。
所述的上盖采用圆柱形结构，高30~60mm，口径80~150mm，其制备材料可为无色光学玻璃或无色光学塑料。
所述的导水材料选用棉、长纤维纸、丝绸以及有机聚合纤维等；
待处理储水装置采用圆柱形设计，容积0.3~1升，其制备材料为无色光学玻璃或无色光学塑料。
纯水收集装置采用圆柱形设计，容积0.5~2升，其制备材料为无色光学玻璃或无色光学塑料。
一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置的工作方法为：将待处理水10置于待处理储水装置9中，利用导水材料7制成的导水器将待处理水均匀导流到待蒸发区域，待处理水10由于多孔电热辅助蒸发层6和多孔滤膜5中的毛细管力作用被均匀导流到黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层4中，实现初步净化，利用太阳能聚光镜1将入射太阳光汇聚到黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层4上，实现光热转换和半导体光催化反应，对待处理水进行脱盐和水中有机物降解处理，并成纯水蒸汽，纯水蒸汽进一步冷凝成纯水到锥形导流盖3上，由于锥形导流盖3的斜坡式设计，纯水11沿斜坡汇流入纯水收集装置12中，隔热材料层8将水蒸发区域和待处理水10储水区域分开，降低蒸发区域的热损失，在弱光照地区和夜间时将多孔电热辅助蒸发层6连接外接电源13，实现电热辅助蒸发。
实施例1，太阳能聚光镜采用光学无色塑料制备的菲涅尔透镜，光学有效口径80mm，焦距50mm；上盖采用光学无色塑料制备，高30mm，口径80mm；锥形导流盖采用光学无色塑料制备，高25mm，口径80mm，工作表面进行低表面能疏水氟化处理；黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层采用粒径200nm的铜锌锡硒(cu2znsnse4)纳米球；多孔滤膜采用直径50mm，0.22微米的水系滤膜；多孔电热辅助蒸发层采用多孔陶瓷作为基底，直径50mm，电阻丝采用刷有绝缘漆的镍铬合金线，电极采用钛金属；导水材料采用棉布；隔热材料采用泡沫塑料，待处理储水装置采用无色光学塑料制备，容积0.3升；纯水收集装置采用无色光学塑料制备，容积0.5升；外接电源选用手动式发电机。
实施例2，太阳能聚光镜采用光学无色玻璃制备的双凸透镜，光学有效口径150mm，焦距100mm；上盖采用光学无色玻璃制备，高60mm，口径150mm；锥形导流盖采用光学无色玻璃制备，50mm，口径150mm，工作表面进行低表面能疏水氟化处理；黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层采用粒径5nm的铜铟硫(cuins2)纳米颗粒；多孔滤膜采用直径100mm，0.45微米的水系滤膜；多孔电热辅助蒸发层采用多孔陶瓷作为基底，直径100mm，电阻丝采用刷有绝缘漆的钨丝，电极采用金；导水材料采用长纤维纸；隔热材料采用真空隔热板，待处理储水装置采用无色光学玻璃制备，容积1升；纯水收集装置采用无色光学玻璃制备，容积2升；外接电源选用蓄电池。
实施例3，太阳能聚光镜采用光学无色玻璃制备的平凸透镜，光学有效口径100mm，焦距100mm；上盖采用光学无色塑料制备，高50mm，口径100mm；锥形导流盖采用光学无色塑料制备，40mm，口径100mm，工作表面进行低表面能疏水氟化处理；黑色半导体纳米材料辅助蒸发催化层采用粒径500nm的铜锌锡硫(cu2znsns4)纳米花；多孔滤膜采用直径60mm，0.45微米的混合滤膜；多孔电热辅助蒸发层采用多孔滤膜作为基底，直径60mm，电阻丝采用刷有绝缘漆的石墨丝，电极采用铂金；导水材料采用有机聚合纤维；隔热材料采用气凝胶隔热毡，待处理储水装置采用无色光学塑料制备，容积0.75升；纯水收集装置采用无色光学塑料制备，容积1.5升；外接电源选用太阳能电池组件。
综上所述，本发明不仅可以通过滤膜对待处理水进行大颗粒污染物过滤，也可通过热蒸发和光催化反应对水进行脱盐和有机污染物的去除，最终获得具有去离子水级别的纯化水。本发明将有效解决水源污染地以及海岛兵站等淡水缺乏环境中的生存用水问题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。