【技術實現步驟摘要】
本技術涉及氣體分離，具體是指一種富氧氣體與水的一體化制取裝置。
技術介紹
1、在高原或沙漠地帶，作為自然環境極端嚴酷的地區，其淡水資源和氧氣的稀缺性尤為突出。由于居民生活或其它活動存在巨大困難，如何快速高效地制取富氧氣體和收集淡水的需求更為迫切。現有技術中，從空氣中分離淡水的方法有冷凝法、吸濕劑法和冷凍法，由于存在能耗高、耗材使用量大等問題，難以滿足現實生產需求。
2、利用膜分離法從空氣中分離富氧空氣和富氮空氣是一項成熟技術，但也僅限于針對空氣分離的應用。此外，膜分離法也可以應用于水的分離處理，但通常只被用于純液態水分離的場景中(如純凈水制取)。
3、目前尚且沒有能夠利用空氣同時制取液態水和富氧氣體的應用技術，對于同時需求對外提供富氧氣體和水這兩種物料的特殊應用場景，尚無法提供解決方案。
技術實現思路
1、本技術要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種富氧氣體與水的一體化制取裝置。
2、為解決技術問題，本技術的解決方案是：
3、提供一種富氧氣體與水的一體化制取裝置，該裝置包括：空氣過濾器、通風機、負壓膜富氧組件、真空泵和氣水分離模塊；其中，空氣過濾器通過管路依次連接通風機和負壓膜富氧組件，且在負壓膜富氧組件之前的管路上不設置除水設備或脫水材料；負壓膜富氧組件的富氧氣體出口通過管路依次連接真空泵和氣水分離模塊，氣水分離模塊設有富氧氣體出口和排水口；
4、所述負壓膜富氧組件包括矩形的箱體，箱體的進氣端和排氣端的側板上
5、作為一種改進的方案，所述膜結構是由聚砜、聚酰亞胺或聚苯醚中任意一種材質膜材料構成的板式膜結構或卷式膜結構。
6、作為一種改進的方案，所述板式膜結構由兩片平行布置且保持間距的膜材料組成，其側面和兩端封閉用于形成空腔，在一個封閉端設排氣管用于接至集氣管。
7、作為一種改進的方案，所述氣水分離模塊包括凝水收集器和儲水箱；凝水收集器的內部設有冷凝器，其頂部設有富氧氣體管路，底部通過管路連接儲水箱。
8、作為一種改進的方案，所述氣水分離模塊包括儲氣罐和儲水箱；儲氣罐的頂部設有富氧氣體管路，底部通過管路依次連接檢修閥、疏水閥和儲水箱。
9、作為一種改進的方案，所述真空泵是干式真空泵，具體是渦旋真空泵、螺桿真空泵、羅茨真空泵或磁懸浮離心真空泵中的任意一種。
10、作為一種改進的方案，在真空泵和氣水分離模塊之間的管路上設有電控調節閥。
11、作為一種改進的方案，該裝置還包括電自控系統，電自控系統包括自控設備和執行機構；執行機構包括設于通風機與真空泵的電控部件，以及設于真空泵和氣水分離模塊之間的電控調節閥的執行器件；自控設備通過信號線分別連接執行機構和設于氣水分離模塊的富氧氣體管路上的氣體狀態傳感器。
12、作為一種改進的方案，所述自控設備是plc控制器或ddc控制器。
13、作為一種改進的方案，所述自控設備還通過有線或無線通信方式連接至云端控制平臺。
14、技術原理描述：
15、利用膜組件分離空氣的膜分離法工藝，在空氣分離制取富氮氣體和富氧氣體的應用中，已經是較為成熟的技術。但由于水分通常被視為會影響氣體產品質量的有害成分，因此需要先利用干燥機、干燥器或干燥劑進行除水處理后，才能將壓縮空氣引入膜分離組件；然后利用有機高分子致密薄膜對氮、氧的選擇透過性差異，獲得富氧氣體和富氮氣體。
16、申請人的專利技術人團隊注意到，空氣中的水分子與氧分子都是滲透速率更高的“快氣”。因此申請人在設計本技術裝置時，突破“水分是空氣分離中有害成分”的常規慣性思維，利用膜材料同時對氧氣和水分子具有滲透選擇性的特性提出了本申請的設計方案。由于膜材料能夠允許空氣中的水蒸氣與氧氣通過，而且會阻止其他氣體分子或雜質的通過；當空氣經過膜分離后，在膜的另一側就能夠形成氣液多相流。因此，只需通過自然冷凝或其他方式即可在分離富氧氣體的同時收集液態水，從而滿足同時對外供應富氧氣體和淡水的目的。基于上述原理，本技術的裝置可以直接從空氣中收集水分和富氧氣體，為缺水需氧的地區(如物資缺乏且運輸成本高昂的高原地區)提供了一種可持續、環保的淡水、氧氣資源的解決方案。
17、與現有技術相比，本技術的有益效果是：
18、1、本技術能夠直接從空氣中收集淡水和制取富氧氣體，適用于高原、沙漠等惡劣環境的特種需求，并具有運行能耗低、裝置一體化的特點。
19、2、本技術制取的富氧氣體，也可以應用于各種富氧助燃的工業場景，實現燃燒節能與提產增效。
20、3、基于本技術裝置的電自控系統，能夠進一步提高裝置的可靠性與穩定性；在裝置接入云平臺后能夠進一步實現數智管控和遠程運維，為裝置的長期穩定運行和高效管控奠定基礎。
21、4、相對于采用正壓膜富氧組件的傳統空氣分離工藝，本技術采用負壓膜富氧組件不需要額外的高壓氣體，從而無需額外配備成本更高的增壓設備，能夠降低裝置的設備成本和運行能耗。
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1.一種富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，該裝置包括：空氣過濾器、通風機、負壓膜富氧組件、真空泵和氣水分離模塊；其中，空氣過濾器通過管路依次連接通風機和負壓膜富氧組件，且在負壓膜富氧組件之前的管路上不設置除水設備或脫水材料；負壓膜富氧組件的富氧氣體出口通過管路依次連接真空泵和氣水分離模塊，氣水分離模塊設有富氧氣體出口和排水口；
2.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述膜結構是由聚砜、聚酰亞胺或聚苯醚中任意一種材質膜材料構成的板式膜結構或卷式膜結構。
3.根據權利要求2所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述板式膜結構由兩片平行布置且保持間距的膜材料組成，其側面和兩端封閉用于形成空腔，在一個封閉端設排氣管用于接至集氣管。
4.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述氣水分離模塊包括凝水收集器和儲水箱；凝水收集器的內部設有冷凝器，其頂部設有富氧氣體管路，底部通過管路連接儲水箱。
5.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述氣水分離模塊包
6.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述真空泵是干式真空泵，具體是渦旋真空泵、螺桿真空泵、羅茨真空泵或磁懸浮離心真空泵中的任意一種。
7.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，在真空泵和氣水分離模塊之間的管路上設有電控調節閥。
8.根據權利要求1至7任意一項中所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，該裝置還包括電自控系統，電自控系統包括自控設備和執行機構；執行機構包括設于通風機與真空泵的電控部件，以及設于真空泵和氣水分離模塊之間的電控調節閥的執行器件；自控設備通過信號線分別連接執行機構和設于氣水分離模塊的富氧氣體管路上的氣體狀態傳感器。
9.根據權利要求8所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述自控設備是PLC控制器或DDC控制器。
10.根據權利要求8所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述自控設備通過有線或無線通信方式連接至云端控制平臺。
...【技術特征摘要】
1.一種富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，該裝置包括：空氣過濾器、通風機、負壓膜富氧組件、真空泵和氣水分離模塊；其中，空氣過濾器通過管路依次連接通風機和負壓膜富氧組件，且在負壓膜富氧組件之前的管路上不設置除水設備或脫水材料；負壓膜富氧組件的富氧氣體出口通過管路依次連接真空泵和氣水分離模塊，氣水分離模塊設有富氧氣體出口和排水口；
2.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述膜結構是由聚砜、聚酰亞胺或聚苯醚中任意一種材質膜材料構成的板式膜結構或卷式膜結構。
3.根據權利要求2所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述板式膜結構由兩片平行布置且保持間距的膜材料組成，其側面和兩端封閉用于形成空腔，在一個封閉端設排氣管用于接至集氣管。
4.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述氣水分離模塊包括凝水收集器和儲水箱；凝水收集器的內部設有冷凝器，其頂部設有富氧氣體管路，底部通過管路連接儲水箱。
5.根據權利要求1所述的富氧氣體與水的一體化制取裝置，其特征在于，所述氣水分離模塊包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈天昱，楊華波，傅卓勝，單寶明，王釗，郁輝球，沈新榮，
申請(專利權)人：杭州哲達科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：
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