[发明专利]一种便携式轻量化个人净水装置

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理装置技术领域，具体涉及一种便携式轻量化个人净水装置。

背景技术

我国是一个自然灾害频发的国家，在灾后的重建工作中，如何让灾民和救灾的部队喝上干净的饮用水十分重要。物质运输耗时耗力，因地制宜，就地取材，利用当地水资源，根据需求处理不同水质，进行高效的水资源净化是一大瓶颈；因为工作野外执勤的人员或是爱好自由冒险热爱自然的人们，进行野外宿营时，安全干净饮用水必不可少。受制于我国的环境现状，未处理的天然水很难保证安全无污染，现有的净水器因为太多笨重而不便携带，如何就地取材，及时保证足够清洁的饮用水续航成为一大难题；我国的水资源总量处于全球前列，但人均水资源却远远不及发达国家，随着环境污染的日益严重，我国清洁的淡水资源愈发贫乏。对海水进行合理处理，高效快速淡化海水十分重要。

目前个人海水淡化系统的专利还未见报道，现有的海水淡化系统都具有较大体积，适合工业化生产，无法做到方便携带。而现有的个人净水系统，则很难做到快速高效的脱盐，不具备淡化海水的能力，并且用来过滤的膜组件容易被污染，无法做到自动清理，缩短了膜的使用寿命。

如何使净水装置小巧便携，做到即时而快速的苦水淡化，连续生产保证足够的出水量意义重大。因此，便携式多功能净水技术在我国有着广阔的情景，市场需求很大。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种便携式轻量化个人净水装置。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种便携式轻量化个人净水装置，包括三元梯度管式膜预处理系统、脱盐系统和电源系统；所述的三元梯度管式膜预处理系统包括三元梯度管式超滤膜，该三元梯度管式超滤膜由外到内依次由支撑层、过渡层和分离层组成，所述支撑层和过渡层是PVDF(聚偏氟乙烯)烧结层，分离层是功能化Al₂O₃/PVDF膜材料；所述脱盐系统包括碳纤维管脱盐淡化膜。

优选地，所述三元梯度管式超滤膜的直径为4～6cm，长度为25～30cm；所述三元梯度管式超滤膜中分离层的孔径为0.02～0.05um，厚度为0.1～0.2mm；过渡层的过滤孔径为1～10um，厚度为分离层厚度的5～10倍；支撑层的孔径为10～20um，厚度为分离层厚度的50～100倍。

所述的三元梯度管式膜预处理系统和脱盐系统之间还设置动态分离系统，所述动态分离系统设置三通管，三通管的其中两个端口分别通过压力调节阀与管式膜预处理系统和脱盐系统相连，三通管的另一个端口设置浓水出口；管式膜预处理系统设置透过液透水口通过高压泵连接至脱盐系统；苦水经过三元梯度管式膜预处理系统处理后，透过液通过透水口进入下级脱盐系统，而截留的藻类、微生物、大分子有机物等通过浓水出口排出系统。

所述三元梯度管式超滤膜通过如下方法制备：

(1)将颗粒度为100～200目的PVDF粉末灌入具有内管和外管的管状模具中，通过调整外管内径与内管外径的差距控制支撑层的厚度，在压力条件及140℃～160℃温度下高温烧结0.5～1h，冷却至室温，将模具退出，形成具有一层结构的支撑层管状预制体；

(2)将颗粒度为400～600目的PVDF粉末灌入过渡层烧结模具中，过渡层烧结模具是以支撑层管状预制体的内层为过渡层的外层，用外径小于管状预制体的不锈钢管作为过渡层烧结的内管模具，并调节内管模具的外径与管状预制体的内径差距控制过渡层的厚度，在压力条件及140℃～160℃温度下高温烧结0.5～1h，冷却至室温，将模具退出，形成具有二元梯度结构的二元PVDF管状体；

(3)将纳米Al₂O₃用氰基硅烷偶联剂进行表面改性后，用酸酸化，得到功能化Al₂O₃纳米颗粒；将PVDF粉末进行等离子体处理，得到表面引入氢氧基的改性PVDF；然后将功能化Al₂O₃纳米颗粒与改性PVDF在溶剂中进行缩合反应，得到化学键合的功能化Al₂O₃/PVDF铸膜液；

(4)以步骤(2)的二元PVDF管状体为基膜，采用步骤(3)的功能化Al₂O₃/PVDF铸膜液在基膜内表面涂布成膜，形成分离层；涂布结束后，将管状体于水浴中固化，然后用乙醇水溶液浸泡，晾干，得到所述三元梯度管式超滤膜。