[发明专利]一种便携式高效膜分离净水装置及其装配方法

说明书

本发明为一种便携式高效膜分离净水装置，该装置包括装置筒体及进出水系统、上部截留吸附模块和下部截留吸附模块。该净水筒体上表面和下表面分别设有进水口和出水口，同时在侧壁设有两个抽气口。该装置的进出水口和上下截留吸附模块为上下对称。本发明装置具有结构简单、便携灵活、成本低廉，利用低压作为能源供应，高效环保，无二次污染的优点。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种便携式高效膜分离净水装置及其装配方法。

背景技术

我国是水资源相对缺乏的国家，人均占有量相当于世界人均占有量的1/4，居世界第88位。随着工农业的发展和人民生活水平的提高，水资源紧缺的矛盾日趋突出。

我国饮用水水源有两种，即地表水(包括河流、湖泊、水库)和地下水。根据《2016中国环境状况公报》全国地表水1940个评价、考核、排名断面(点位)中，Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类分别占2.4、37.5、27.9、16.8、6.9和8.6％。6124个地下水水质监测点中，水质为优良级、良好级、较好级、较差级和极差级的监测点分别占10.1、25.4、4.4、45.4和14.7％。地级及以上城市897个在用集中式生活饮用水水源监测断面(点位)中，有811个全年均达标，占90.4％。主要污染指标为化学需氧量、总磷和五日生化需氧量，断面超标率分别为17.6、15.1和14.2％。

现阶段污水处理技术较为完善，但其中绝大多数都是通过大型设备和梯级系统对污水进行处理，直接从较为洁净的地表水源中获取洁净可饮用的水源是现阶段的难题之一，其原因在于：大型设备需要较高的动力来源且难以满足便携式的需求，但较小的较为先进的设备造价成本较高，难以进行大范围的推广。在已有的水处理工艺中，在对污染物的处理效果方面，膜截留处理和纳米材料对污染物吸附效果最具代表性，但单一处理过程又存在如下问题。

在膜截留处理方面：传统的超滤膜仅可将分子量较大的污染物和胶体颗粒有效截留，对溶解在水中分子量更小的有机污染物和重金属离子则无能为力。虽然从原理上纳滤、反渗透等技术可以实现小分子污染物的有效截留，但膜污染严重、预处理流程复杂、高压过滤导致的能耗与设备成本过高。

在纳米材料方面：纳米吸附剂由于具有较高的表面积、丰富的吸附位点和快速的吸附动力学等特性而常被用来去除低分子量的污染物。然而，纳米吸附剂通常被制备成粉末的形式，在分离/再生过程中容易因为沥出水体而引起安全隐患。此外，很难直接使用纳米颗粒来截留住大分子和颗粒。

在净水设备方面：小型净水设备相对于便携式净水器存在着笨重、不易运输、需要较大动力支持(比如电机等)的缺点，在某些特殊情况(如自然灾害、野外等)下无法使用。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术存在的缺陷，提供一种便携式高效膜分离净水装置及其装配方法，旨在对地表水进行快速高效净化利用。装置在现有超滤膜分离技术的基础上，将纳米材料、泡沫金属材料与超滤膜技术耦合，达到水中污染物分离和吸附同步去除的效果。装置相比同类装置，具有便携高效、成本较低和低压动力来源等优点。

本发明的技术方案为：

一种便携式高效膜分离净水装置，包括装置筒体及进出水系统、上部截留吸附模块和下部截留吸附模块。所述净水筒体上表面和下表面分别设有进水口和出水口，同时在侧壁设有两个抽气口。在工作时，堵上其中一个抽气口，另一个连接真空泵，由真空泵的吸力产生负压，使水从进水口流经截留吸附模块到达出水口进行净化。所述装置的进出水口和上下截留吸附模块为上下对称，其作用在于：对调装置进出水口可达到超滤膜反冲洗效果。

截留吸附模块主要分为上下两部分，每部分由顶部塑料滤网、两层超滤膜和夹在其中的泡沫金属组成。所述截留吸附模块中，最上层塑料滤网主要起对较大污染物初步过滤作用，泡沫金属上表面超滤膜主要起到截留大分子污染物的作用，泡沫金属对整体模块起支撑作用，防止超滤膜在真空泵产生的压力下变形；泡沫金属下表面的超滤膜主要防止泡沫金属中纳米材料在压力下泄露，起到截留纳米材料的作用。