集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置及其使用方法与流程

本发明涉及海水淡化和大气集水技术领域，尤其涉及一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置及其使用方法。

背景技术：

水资源是维系地球生态环境和人类可持续发展的首要条件。但是目前随着全球人口的增长和水污染的日益严重，水资源紧缺问题正成为人类社会面临的主要危机之一。在世界总水量中，海水约占97％，但是海水因含盐量过高无法直接用于人类的生产和生活；因此海水淡化是解决淡水资源危机的途径之一。

同时，淡水储量只占3％，其中，人类较易利用的淡水资源仅占全球淡水资源的0.3％。在半干旱或干旱的沙漠地区，人们无法像海洋地区一样利用海水淡化技术制淡水，则需要寻找其他的出路。据报道，空气中约13000万亿升的大气水，因此如何从大气中获得淡水成为了解决淡水资源危机的另一主要途径。

人们通过多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透、电渗透和界面光热蒸汽转化等实现海水淡化，通过研究网状雾珠采集系统、制冷结露等技术，从大气中获得水，两种方式均能够在一定程度上缓解水危机，但是受到时间和区域的限制。目前尚未有将海水淡化和大气集水结合在一起的技术，来实现全天候全区域制备淡水。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置及其使用方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置，包括超亲疏吸收体、海水容器、淡水容器、透明罩和支架；所述超亲疏吸收体的表面为由超亲水区和超疏水区组成的超亲疏图案；用于海水淡化时，所述超亲疏吸收体漂浮在所述海水容器的海水表面，所述透明罩罩在所述海水容器、淡水容器和超亲疏吸收体上面；所述透明罩顶部为倾斜面设置，所述淡水容器上方的透明罩顶部的高度低于所述海水容器上方透明罩顶部的高度；用于大气集水时，所述超亲疏吸收体固定在所述支架上，所述淡水容器位于所述超亲疏吸收体的下方。

所述超亲疏吸收体的表面镀有吸收率≥80％的太阳能光热吸收涂层。

所述太阳能光热吸收涂层为单层涂层或多层涂层组成；为单层涂层时，所述太阳能光热吸收涂层为吸收层；为多层涂层时，所述太阳能光热吸收涂层包括吸收层和至少一层减反层。

所述太阳能光热吸收涂层的材料为等离子金属纳米颗粒、半导体材料、碳及其复合物、或聚合物。

所述超亲疏吸收体的内部材料为由可在水面漂浮的质轻的高分子材料、金属复合材料或空心材料制成的内部材料；所述超亲疏吸收体的内部材料为由可漂浮在海水表面的聚苯乙烯泡沫制成，其表面亲疏条纹间隔分布。

所述超亲疏吸收体为n个柱体、椎体或不规则体组成，n≥1。

所述超亲疏吸收体的超亲疏图案的形状为条形、锥形、圆形或星形。

所述透明罩的侧部具有超亲疏图案，其底部带有淡水收集槽。

所述透明罩为玻璃、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯具有透明柔性材料制成的透明罩；所述透明罩的透光率≥90％。

一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置的使用方法，

用于海水淡化时，包括如下步骤：

步骤一、在白天太阳光的照射下，将盛有一定量的海水的容器放置在户外无遮挡的地方；

步骤二、将超亲疏吸收体漂浮在海水表面；

步骤三、将透明罩罩在海水容器和超亲疏吸收体上面，在太阳光的照射下使得海水蒸发，并在透明罩上冷凝，流进底部的淡水收集槽；

步骤四、收集一定量的冷凝水后，将淡水收集槽内的冷凝水倒入淡水容器，即完成海水淡化过程；

用于大气集水时，包括如下步骤：

步骤一、在无太阳光的白天或黑夜时，将淡水容器放置在户外周围没有遮挡的环境中；

步骤二、将超亲疏吸收体放置在淡水容器上方，并固定在支架上；

步骤三、在空气中，超亲疏吸收体开始吸附大气水，并在超亲疏表面冷凝并聚集长大成水滴，滴到下方的淡水容器中，收集一定量的大气水后，即可完成大气集水过程。

与现有技术对比，本发明的优点在于：

1)不受区域的限制；本发明装置不仅可以用在海洋地区，也可以用在沙漠地区，可以应用在任意地区；

2不受时间的限制；在白天有太阳时可以进行海水淡化，在无太阳的白天或者晚上可以进行大气水收集；

3)应用范围广，除了用于海水淡化和大气水收集以外，本发明还可以用于污水处理。

附图说明

图1为本发明实施例用于海水淡化装置的结构示意图；

图2为本发明实施例用于大气集水装置的结构示意图；

图3为图2中a处的局部放大图。

图中附图标记含义：1、超亲疏吸收体；2、透明罩；3、海水容器；4、淡水容器；5、支架；6、超疏水区；7、超亲水区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图3，为一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置，包括超亲疏吸收体1、海水容器3、淡水容器4、透明罩2和支架5；超亲疏吸收体1的表面为由超亲水区7和超疏水区6组成的超亲疏图案；用于海水淡化时，超亲疏吸收体1漂浮在海水容器3的海水表面，透明罩2罩在海水容器3、淡水容器4和超亲疏吸收体1上面；透明罩2顶部为倾斜面设置，淡水容器4上方的透明罩2顶部的高度低于海水容器3上方透明罩2顶部的高度；用于大气集水时，超亲疏吸收体1固定在支架5上，淡水容器4位于超亲疏吸收体1的下方。

超亲疏吸收体1的表面镀有吸收率≥80％的太阳能光热吸收涂层。

太阳能光热吸收涂层为单层涂层或多层涂层组成；为单层涂层时，太阳能光热吸收涂层为吸收层；为多层涂层时，太阳能光热吸收涂层包括吸收层和至少一层减反层。减反层，为现有技术，因此不展开具体描述，减反层主要起到减少反射损失的作用，可以使得更多的太阳光透过，即增透的作用。

太阳能光热吸收涂层的材料为等离子金属纳米颗粒、半导体材料、碳及其复合物、或聚合物。例如，au、ag、cu等离子金属纳米颗粒，si、ge、pbs等半导体材料，ni-c、cr-c等碳化物，聚乙烯、聚丙烯、碳纤维或碳纳米管增强聚合物。

超亲疏吸收体1的内部材料为由可在水面漂浮的质轻的高分子材料、金属复合材料或空心材料制成的内部材料；超亲疏吸收体1的内部材料为由可漂浮在海水表面的聚苯乙烯泡沫制成，其表面亲疏条纹间隔分布，亲疏间隔条纹的宽度为1mm。例如，内部材料为聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等高分子材料，镁基、铝基复合材料，空心玻璃材料等。

超亲疏吸收体1为n个柱体、椎体或不规则体组成，n≥1。

超亲疏吸收体1的超亲疏图案的形状为条形、锥形、圆形、星形或不规则形状。

透明罩2的侧部具有超亲疏图案，其底部带有淡水收集槽。

透明罩2为玻璃、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯具有透明柔性材料制成的透明罩2；透明罩2的透光率≥90％。

一种集海水淡化和大气集水于一体的水收集装置的使用方法，

用于海水淡化时，包括如下步骤：

步骤一、在白天太阳光的照射下，将盛有一定量的海水的容器放置在户外无遮挡的地方；

步骤二、将超亲疏吸收体1漂浮在海水表面；

步骤三、将透明罩2罩在海水容器3和超亲疏吸收体1上面，在太阳光的照射下使得海水蒸发，并在透明罩2上冷凝，流进底部的淡水收集槽；

步骤四、收集一定量的冷凝水后，将淡水收集槽内的冷凝水倒入淡水容器4，即完成海水淡化过程；

用于大气集水时，包括如下步骤：

步骤一、在无太阳光的白天或黑夜时，将淡水容器4放置在户外周围没有遮挡的环境中；

步骤二、将超亲疏吸收体1放置在淡水容器4上方，并固定在支架5上；

步骤三、在空气中，超亲疏吸收体1开始吸附大气水，并在超亲疏表面冷凝并聚集长大成水滴，滴到下方的淡水容器4中，收集一定量的大气水后，即可完成大气集水过程。

参阅图1，为超亲疏吸收体1用于海水淡化的装置示意图，其包括超亲疏吸收体1、透明罩2、海水容器3和淡水容器4；超亲疏吸收体1的内部由可以漂浮在海水表面的聚苯乙烯泡沫，表面1mm宽亲疏间隔的条纹组成；透明罩2为聚碳酸酯材质，对太阳光的透过率在90％以上，可以让太阳光充分地照射进来；海水容器3用于盛放海水，淡水容器4用于盛放淡水；超亲疏吸收体1漂浮在海水表面，透明罩2罩在海水容器3、淡水容器4和超亲疏吸收体1上面。

具体的工作过程如下：在白天太阳光的照射下，将此装置放置在户外无遮挡的地方，太阳光透过透明罩2照射到超亲疏吸收体1上，可以将从海水容器3中吸附上来的海水进行蒸发，并在透明罩2上冷凝，流进淡水容器4，如此完成海水淡化过程；此过程亦可用于污水处理领域。

参阅图2，为超亲疏吸收体1用于大气集水的装置示意图，其包括超亲疏吸收体1，淡水容器4和支架5组成；其超亲疏吸收体1表面由疏水区和亲水区相间而成，其内部为聚乙烯泡沫，超亲疏吸收体1由支架5固定在淡水容器4的上方的一定距离处。

具体的工作过程如下：在无太阳光的白天或黑夜时，将此装置放置在户外周围没有遮挡的环境中，在空气中，超亲疏吸收体1开始吸附大气水，并在超亲疏表面冷凝并聚集长大成水滴，滴到下方的淡水容器4中，收集一定量的大气水后，即可完成大气集水过程；

参阅图3，为本实施例的点状超亲疏吸收体1结构的示意图，亦可以用于上述海水淡化和大气集水过程。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。