太阳能空气制水技术研究

化学工程师ChemicalEngineer2017年第O7期：芏疆频园娥DOI：10．16247~．enki．23-1171／tq．20170781太阳能空气制水技术研究滑迎辉，郝刘仓，苏浩，吕志强，李丹丹(中国船舶重工公司第七-Jk研究所，河北邯郸056027)摘要：本文利用制备的一种吸水材料装填在自主设计的太阳能空气制水装置中，可以从空气中制取干净的饮用水，介绍了吸水材料的制备方法和太阳能空气制水装置的设计，研究吸水材料的吸水率和装置的制水试验效果。关键词：太阳能；空气制水；吸水率；出水率中图分类号：TQ127．1文献标识码：AStudyonsolarwatertechnologyfromairHUAYing—hui，HAOLiu—cang，SUHao，LVZhi—qiang，LIDan—dan(The718thResearchInstisuteOfCSIC，Handan056027，China)Abstract：Inthispaperakindofwaterabsorbingmaterialfillingintheindependentdesignofsolarwatersys—tenofairdevicewasprepared．Itcanbeobtainedfromtheairandcleandrinkingwater．Thepreparationmethodsofwaterabsorbingmaterialsandthedesignofsolarwatersystemofairdeviceware~roduced，thebibulousrateofwaterabsorbingmaterialsanddeviceswatertestresultswerestudied．Keywords：solarenergy；watersystemofair；bibulousrate；yield1研究的前景及意义淡水是人类社会生存和发展不可缺少的资源之一，但是随着人类的发展、工业的进步、环境污染、人口增多等，不可避免的破坏了淡水资源，世界上可用的淡水资源逐渐短缺，一部分国家和地区大量缺乏生活用水。因此，如何获得淡水成为了当前人类社会关心且尚待解决的问题¨。空气制水技术是近年来新兴的一种解决淡水危机的技术途径，其原理是是采取一定方法收集空气中的水资源并加以利用。据统计，空气中的总含水量大约14，000km【2]。地球大气层含有大量的水蒸汽，即使是沙漠地区，其含水量也超过10g·m-3。空气制水的方法可分为：机械方法、制冷结露法、吸附法。本文设计了一种太阳能空气制水用吸水材料和装置，能源驱动为太阳能，水源来自于大气中以气态形式存在的水蒸汽，根据实际需要来适时制取饮用水和生活用水，尤其对于淡水资源被污染淡水供应不足的地区可以发挥很好的作用。2太阳能空气制水技术原理收稿日期：2017—03—16作者简介：滑迎辉(1985一)，男，工程师，2012年毕业于中国舰船研究院，应用化学专业，硕士，主要从事空气净化相关专业方向。水蒸汽冷凝是一个传质过程，即水蒸汽分子在气相和液相之间传递的过程。传质需要推动力，这个推动力就是水汽平衡分压即水的饱和蒸气压，与水表面的实际蒸气压或者说是空气中的水汽分压之间的差值。要使水蒸汽冷凝，就要使空气中的水汽分压大于水的饱和蒸气压。空气中的水汽分压在湿度不变时是不会变化的，但水的饱和蒸气压却与温度是单一函数关系，降低温度，就会使水的饱和蒸气压降低，当水的饱和蒸气压低于空气中的水汽分压时，水蒸汽就会冷凝，这个温度就是露点。当温度低于露点时，水蒸汽就会冷凝。在总压一定的情况下，露点与空气中的水汽分压是单一函数关系。inPP1T图1吸水材料的吸附热力循环Fig．1Adsorptionthermodynamiccycleofwaterabsorbingmaterial图1表示的是吸水材料的吸附热力循环过程。AB代表吸水材料被加热脱附后的冷却过程，BC代82滑迎辉等：太阳能空气制水技术研究2017年第O7期表吸水材料在环境空气中水蒸汽分压P：下的冷却吸附过程，吸附质量由／7／,：增大到m，CD代表吸附饱和后的吸水材料在取水装置中的加热过程，装置中水蒸汽分压P增加到冷凝温度对应的饱和压力P。，DA代表吸水材料的加热过程，此时水蒸汽在冷凝温度对应的饱和压力下凝结并流人储水装置。一次循环的脱除水量为Am=m。一m。采用多孔吸附介质和无机盐制备的复合材料作为吸水材料。吸水材料通过微孔内的无机盐与水分反应生成水合物来吸附空气中的水分，吸附过程化湿空气干空气I‘III学反应方程式如下：A+nH20—}A·nH20当富含水蒸汽的空气通过吸附床时，吸水材料对水蒸汽进行吸附，并最终达到吸附饱和。通过太阳能对吸附床进行加热，吸水材料中的水合物分解为无