一种基于超声波的水处理装置的制作方法

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种基于超声波的水处理装置。

背景技术：

水资源短缺是这个时代最严峻的全球挑战之一。目前，世界三分之一以上的人口生活在水资源短缺的国家，到2025年，这一数字预计将上升到近两倍。人口增长、工业化、可利用的淡水资源污染和气候变化等问题，都将对提供充足和安全饮用水资源形成挑战。而地球表面积约为5.1亿平方公里，其中海洋面积就占据了70.8％，由此看来地球上水资源是十分丰富的，但是由于含盐度太高而不能直接饮用或者灌溉的待蒸发液体占据了地球上总水量的97％以上。

目前现有技术中，已有利用太阳能热能，采用多效蒸发或多效闪蒸技术进行海水蒸发。但是，一般都是负压运行，需要动力泵进行工质输送以及真空泵维持负压。这需要消耗大量的能量，同时所需仪器设备占地面积大，不便携。此外，反渗透法对膜的工艺要求很高，并且需要定期更换膜以保证净水质量，大大增加了生产成本。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是要一种基于超声波的水处理装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于超声波的水处理装置，其包括：蒸发装置、冷凝装置以及微孔滤膜，所述冷凝装置位于所述蒸发装置的上方，并与所述蒸发装置相连通，所述微孔滤膜位于所述冷凝装置与所述蒸发装置之间；所述蒸发装置内填充有待蒸发液体以及具有光热效应的物质，并且其底壁上设置有超声喷雾器，通过所述超声喷雾器将蒸发装置内的待蒸发液体雾化为小液滴；所述蒸发装置的外表面设置有第一避光层，所述第一避光层靠近冷凝装置的一端设置有照射口，当光线通过所述照射口射入蒸发装置时，蒸发装置的小液滴被蒸发后通过微孔滤膜进入冷凝装置内凝结为液滴并被收集。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述冷凝装置包括冷凝罐以及设置于所述冷凝罐内的导流管，所述导流管的一端置于所述冷凝罐内，另一端置于所述冷凝罐外，以收集冷凝罐内的冷凝水。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述冷凝罐为圆锥体结构，并且其外表面设置有第二避光层。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述第一避光层和第二避光层均为铝箔纸。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述微孔滤膜由双面疏水材料制成，并且其孔径及厚度均小于100微米。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述蒸发装置内的待蒸发液体和具有光热效应的物质的填充比例为50-150ml：0.01g-2.5g。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述超声喷雾器的频率为1-6mhz。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述蒸发装置上设置有待蒸发液体进口，通过所述待蒸发液体进口为所述蒸发装置补充待蒸发液体。

所述基于超声波的水处理装置，其中，所述蒸发装置采用可透光材料。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种基于超声波的水处理装置，其包括蒸发装置、冷凝装置以及微孔滤膜，所述冷凝装置位于所述蒸发装置的上方，并与所述蒸发装置相连通，所述微孔滤膜位于所述冷凝装置与所述蒸发装置之间；所述蒸发装置内填充有待蒸发液体以及具有光热效应的物质，并且其底壁上设置有超声喷雾器，通过所述超声喷雾器将蒸发装置内的待蒸发液体雾化为小液滴，再通过光线照射小液滴以及具有光热效应的物质，利用具有光热效应的物质的光热效应局部加热超声喷雾后形成的小液滴，加快小液滴蒸发速率，增强能量利用效率。

附图说明

图1为本发明提供的基于超声波的水处理装置的结构示意图。

图2为本发明提供的基于超声波的水处理装置的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于超声波的水处理装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

请参照图1，图1为本发明提供的基于超声波的水处理装置的结构示意图。所述太阳能水处理装置包括：蒸发装置10、冷凝装置20以及微孔滤膜30，所述冷凝装置20位于所述蒸发装置10的上方并与所述蒸发装置10相连通，所述微孔滤膜30位于所述冷凝装置20与所述蒸发装置10之间。所述蒸发装置10内填充有待蒸发液体以及具有光热效应的物质的混合液，并且其内设置有超声喷雾器11，通过所述超声喷雾器11将蒸发装置10内的待蒸发液体雾化为小液滴。所述蒸发装置10的外表面设置有第一避光层12，所述第一避光层12靠近冷凝装置一端设置有照射口13，当光线通过所述照射口13射入蒸发装置10时，蒸发装置10内的小液滴被蒸发后通过微孔滤膜30进入冷凝装置20内凝结为液滴并被收集。本实施例通过在待蒸发液体内填加具有光热效应的物质，利用具有光热效应的物质的光热效应，对其周围的小液滴进行加热，以提高小液滴的蒸发速度，从而提高了太阳能的利用率。

如图1所示，所述蒸发装置10为圆柱型结构，所述蒸发装置10靠近冷凝装置20的一端设置有第一开口，并通过所述第一开口与所述冷凝装置20相连通。所述蒸发装置10采用可透光材料制成，并且所述可透光材料的透光率优选为90%以上。同时，由于所述蒸发装置10用于盛放待蒸发液体，从而所述可透光材料还具有不溶于待蒸发液体并且不与待蒸发液体中的成分发送化学反应的特性。在本实施例中，所述可透光材料可以为玻璃、pc、pmma、ps、pet、pes、j.d系列、cr-39、san（又称as）、tpx、hema、bs（又称k竖直）等。

进一步，所述蒸发装置10与所述冷凝装置20可以采用可拆卸连接，并通过所述第一开口向所述蒸发装置内填充待蒸发液体以及具有光热效应的物质。在实际应用中，所述蒸发装置10上可以设置有待蒸发液体进口，通过所述待蒸发液体进口向所述蒸发装置内填充待蒸发液体，并在所述待蒸发液体蒸发后向所述蒸发装置内补充待蒸发液体，以方便所述待蒸发液体的补充。此外，所述蒸发装置10上还可以设置有填料口，通过所述填料口向所述蒸发装置内填加具有光热效应的物质，并且所述调料口上设置有填料盖，通过所述填料盖密封所述填料口，以避免蒸发装置内的小液滴或者水蒸气通过所述填料口流程，进一步提高能源利用率。当然，为了便于计算所述待蒸发液体与具有光热效应的物质的比例，所述待蒸发液体进口处可以设置有流量计，通过所述流量计统计流入蒸发装置内的待蒸发液体的流量。在本实施例中，所述待蒸发液体可以为海水。

如图1所示，所述冷凝装置20包括冷凝罐21、导流管23、第二避光层以及冷凝管22，所述第二避光层贴合于所述冷凝罐的外表面，以防止光线照射入所述冷凝罐21，而提高所述冷凝罐的冷凝速度。所述导流管23一端置于所述冷凝罐21内，另一端置于所述冷凝罐21外，使得冷凝罐21内凝结的水通过所述导流管23流出所述冷凝罐21并被收集。所述冷凝管22为圆环结构，其倾斜的设置于所述冷凝罐21内，以增大蒸汽与冷凝管22的接触面，提高冷凝速度。在本实施例中，所述冷凝罐21采用圆锥体结构，并且所述圆锥体的底面设置有第二开口，所述第二开口与所述第一开口相连通，并通过所述微孔滤膜阻隔。此外，所述第一开口和第二开口可以均为圆形，并且两者直径相等，以提高冷凝装置放置的稳固性。

所述微孔滤膜30可以采用圆形，并且所述微孔滤膜30的直径大于所述第一开口和第二开口的直径，以使得完全隔离所述冷凝装置与蒸发装置。所述微孔滤膜30由双面疏水材料制成（例如，pvdf膜），并且其孔径和厚度均小于100微米。这样可以使位于所述微孔滤膜上方的冷凝装置和位于其下方的蒸发装置内的小液滴均不能通过所述微孔滤膜，而蒸发装置内的水蒸气可以通过所述微孔进入冷凝装置。同时，蒸发装置内的水蒸气在通过微孔滤膜的过程中不会凝结，避免了堵塞微孔滤膜的问题。

进一步，所述蒸发装置10内填充的待蒸发液体和具有光热效应的物质需要按照预设比例进行填充，所述预设比例可以根据待蒸发液体含盐量以及产水效率的要求而进行调整。在本发明的一个优选实施例中，所述待蒸发液体与所述具有光热效应的物质的比例可以为：50-150ml：0.01g-2.5g，特别优选为100ml：0.1g。当然，所述待蒸发液体与具有光热效应的物质的比例可以根据待蒸发液体的含盐量等进行相应的调整，这里就不一一说明。

所述具有光热效应的物质为具有光热效应的纳米粒子进行改性处理得到。所述纳米粒子可以为金、银、铝、碳或者普鲁士蓝等。在本实施例中，以普鲁士蓝为例，对改性处理过程加以说明。所述改性处理过程具体可以为：首先将壳聚糖粉末溶于盐酸（0.5mol/l）中，室温搅拌1h，然后通过0.45μm纤维素滤膜过滤，得到xmg/ml(x=0.2、0.4、0.6、0.8、1、2)壳聚糖溶液；其次，在磁力搅拌下，向80ml壳聚糖溶液中加入k3fe（cn）6水溶液（1mm，20ml）；反应30分钟后，将fecl2溶液（1mm，20ml）缓慢滴入混合物中，反应溶液缓慢变深；反应1小时后，加入丙酮（200ml），将混合溶液以5000×g离心30分钟，收集沉淀物；并重复执行加入丙酮、混合溶液以及离心和收集沉淀物重复三次以纯化合成的cs/pbnp。最后，干燥一晚后，得到cs/pbnps粉末。

所述超声喷雾器11的频率优选为1-6mhz，并利用所述频率的超声波的空化效应将蒸发装置内的待蒸发液体溶液雾化为小液滴。所述空化效应是由于声波在液相中传播时会导致正负压力的交替变化，当压力为正时，液体分子被挤压，分子间的距离缩短，分子密度增大；当压力为负时，液体分子被拉开，分子间的距离增大，分子密度减小。当这种负压达到某一临界值后能将液体“撕裂”，而被“撕裂”下来的液体由于表面张力的作用收缩成直径在微米级别的小液滴。

在本发明的一个实施例中，所述水处理装置其结构与上述实施例结构基本相同，如图2所示，其区别点仅在于所述蒸发装置10由储水罐101和蒸发罐102两部分构成，并且所述储水罐101通过管路与所述蒸发罐102相连通。此外，所述冷凝装置20位于所述蒸发罐102的上方并与其相连通，所述微孔滤膜30位于所述蒸发罐102与所述冷凝装置20之间。所述储水罐101内填充有待蒸发液体以及具有光热效应的物质，所述第一避光层位于所述储水罐101的外表面并全部覆盖所述储水罐101的外表面。所述超声喷雾器11位于所述储水罐101内，以对所述储水罐内的待蒸发液体进行超声雾化；超声雾化后的小液滴通过管路进入蒸发罐。所述蒸发罐102外表面设置有照射口，光线通过所述照射口射入蒸发罐内以蒸发所述蒸发罐102内的小液滴，蒸发罐102内的小液滴被蒸发后通过微孔滤膜30进入冷凝装置20，在冷凝装置内凝结后流出并被收集。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。