專利名稱：輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，屬于液體分配設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在世界上許多地方，淡水的供應(yīng)正在日趨減少，隨著人口的增長(zhǎng)，這一問(wèn)題還將持續(xù)嚴(yán)峻。因此，有不少人都將目光轉(zhuǎn)向了幾乎是無(wú)限供應(yīng)的海水，各種海水淡化技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，但到目前為止，它們還都過(guò)于昂貴，無(wú)法大范圍、低成本推廣。美國(guó)麻省理工學(xué)院網(wǎng)站2012年7月3日發(fā)布文章稱:麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授杰弗里 格羅斯曼和研究生大衛(wèi) 科恩 達(dá)努奇通過(guò)精確控制多孔石墨烯的孔徑并向其中添加其他材料的方法，改變石墨烯小孔邊緣的性質(zhì)，使其能夠排斥或吸引水分子。這樣這種特制的石墨烯就如同篩子一樣能快速地濾掉海水中的鹽，而只留下水分子。新工藝的關(guān)鍵是非常精確地控制石墨烯孔洞的大小。研究人員稱，最理想的大小是I納米，不能太大也不能太小，如果太大了鹽便會(huì)和水分子一起通過(guò)篩子，起不到過(guò)濾的作用；如果太小水分子就無(wú)法通過(guò)這些小孔。計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果顯示，這種石墨烯篩子的性能非常優(yōu)秀，能夠快速地完成海水淡化過(guò)程。石墨烯的原材料廉價(jià)且易于獲取，這使該技術(shù)在成本上具備了天然優(yōu)勢(shì)。另外，它又是已知最硬的材料，與目前所使用的反滲透膜相比更結(jié)實(shí)耐用。輪船是海上運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ?，成年累月地海上生活，最為必需的就是淡水，所以，如何將利用石墨烯篩子應(yīng)用到輪船上，為輪船源源不斷地提供淡水成為急需解決的一大難題，故利用輪船自身的高度提供靜水壓力使特制的石墨烯篩子過(guò)濾海水以達(dá)到脫鹽目的的思路設(shè)計(jì)一種輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服為輪船源源不斷地提供淡水的難題，本發(fā)明提供了一種輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，該輪船用石墨 烯篩子脫鹽裝置利用孔洞大小為I納米的圓錐形石墨烯篩子，在錐形過(guò)濾器、提壓力管、石墨烯篩體的共同作用下，將海水中的鹽分脫去，以達(dá)到將海水淡化為輪船源源不斷地供應(yīng)淡水的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明的輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，由注水腔頂9、注水腔10、集水腔11、錐形過(guò)濾器12、提壓力管14、過(guò)濾球腔15、鹽水腔17、過(guò)濾球壁18、鹽水池21、錐形石墨烯篩23、鹽水腔口 24組成，注水腔10的頂部為注水腔頂9，注水腔10的下部為集水腔11，錐形過(guò)濾器12設(shè)置在注水腔10內(nèi)部，提壓力管14上端連接集水腔11底部、下端連接過(guò)濾球腔15，過(guò)濾球腔15由過(guò)濾球壁18圍成，錐形石墨烯篩23設(shè)置在過(guò)濾球腔15內(nèi)部，過(guò)濾球腔15外圍設(shè)置鹽水腔17，鹽水腔17通過(guò)鹽水腔口 24與鹽水池21連通；所述的錐形石墨烯篩23由石墨烯篩體16、錐形篩支柱19、錐形篩基板20、錐形篩橫柱25組成；石墨烯篩體16是厚度為1-5毫米圓錐形結(jié)構(gòu)，石墨烯篩體16上端由錐形篩支柱19支撐固定，石墨烯篩體16下部固定在錐形篩基板20上；錐形篩支柱19為長(zhǎng)方體形，高度為1-15厘米，長(zhǎng)度和寬度均為0.2-0.5厘米，下端由錐形篩橫柱25支撐；錐形篩橫柱25為長(zhǎng)方體形，錐形篩基板20為厚度為2-5厘米的鋼板，設(shè)有至少一個(gè)孔，孔徑的大小同石墨烯篩體16下口直徑相等，錐形篩橫柱25為長(zhǎng)方體形且沿孔直徑方向固定在錐形篩基板20的孔中，石墨烯篩體16下端為錐形篩口 26,錐形篩口 26正對(duì)錐形篩基板20的孔設(shè)置。更進(jìn)一步，本發(fā)明所述的錐形過(guò)濾器12由錐形過(guò)濾器壁27、錐形過(guò)濾器孔28、錐形過(guò)濾器套筒29、錐形過(guò)濾器套筒出水孔30組成，錐形過(guò)濾器壁27和錐形過(guò)濾器套筒29由厚度為1-2毫米的不銹鋼板制成，錐形過(guò)濾器壁27下口直徑大小和環(huán)形的錐形過(guò)濾器套筒29的直徑相同，錐形過(guò)濾器套筒29環(huán)形的圓環(huán)高度為3-5厘米；錐形過(guò)濾器孔28設(shè)置在錐形過(guò)濾器壁27上，孔徑大小為0.1-5毫米；錐形過(guò)濾器套筒出水孔30設(shè)置在錐形過(guò)濾器套筒29圓環(huán)壁上，孔徑大小為3-5毫米；錐形過(guò)濾器12層疊設(shè)置3-4組，相鄰兩組錐形過(guò)濾器12之間由錐形過(guò)濾器套筒29相互連接，層疊設(shè)置位置靠上錐形過(guò)濾器12的錐形過(guò)濾器孔28孔徑大于位置靠下的錐形過(guò)濾器12的錐形過(guò)濾器孔28孔徑。更進(jìn)一步，本發(fā)明所述的提壓力管14長(zhǎng)度為5-20米，由螺旋鋼片層33、橡膠管層
34、提壓力管腔35組成；螺旋鋼片層33由寬度為0.5-1厘米，厚度為0.1-0.5毫米的螺旋鋼片體31螺旋狀纏繞在橡膠管層34外面而形成，螺旋鋼片體31纏繞后形成的間隙為螺旋鋼片間隙32 ;橡膠管層34由橡膠管制成，管壁厚度為5-20毫米，橡膠管層34得內(nèi)部空間即為提壓力管腔35。本發(fā)明的有益效果為，輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置利用公知的孔洞大小為I納米的石墨烯篩子可以快速過(guò)濾海水，將海水淡化的原理，在錐形過(guò)濾器、提壓力管、石墨烯篩體、電動(dòng)吸水泵的共同作用下，將海水中的鹽分脫去，以達(dá)到將海水淡化為輪船源源不斷地供應(yīng)淡水的目的。石墨烯的原材料廉價(jià)、易于獲取，而且石墨烯又是已知最硬的材料，與目前所使用的反滲透膜相比更結(jié)實(shí)耐用。輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置制作簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，成本低廉，效果明顯。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的過(guò)中軸的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的錐形石墨烯篩結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的錐形過(guò)濾器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的提壓力管結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.船外海水，2.吸水龍頭，3.吸水管，4.電源插頭，5.電源線，6.電動(dòng)吸水泵，7.出水管，8.固定片，9.注水腔頂，10.注水腔，11.集水腔，12.錐形過(guò)濾器，13.固定栓，14.提壓力管，15.過(guò)濾球腔，16.石墨烯篩體，17.鹽水腔，18.過(guò)濾球壁，19.錐形篩支柱，20.錐形篩基板，21.鹽水池，22.固定片箍，23.錐形石墨烯篩，24.鹽水腔口，25.錐形篩橫柱，26.錐形篩口，27.錐形過(guò)濾器壁，28.錐形過(guò)濾器孔，29.錐形過(guò)濾器套筒，30.錐形過(guò)濾器套筒出水孔，31.螺旋鋼片體，32.螺旋鋼片間隙，33.螺旋鋼片層，34.橡膠管層，
35.提壓力管腔。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:
輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置由注水腔頂9、注水腔10、集水腔11、錐形過(guò)濾器12、提壓力管14、過(guò)濾球腔15、鹽水腔17、過(guò)濾球壁18、鹽水池21、錐形石墨烯篩23、鹽水腔口 24組成，注水腔10的頂部為注水腔頂9，注水腔10的下部為集水腔11，錐形過(guò)濾器12設(shè)置在注水腔10內(nèi)部，提壓力管14上端連接集水腔11底部、下端連接過(guò)濾球腔15，過(guò)濾球腔15由過(guò)濾球壁18圍成,錐形石墨烯篩23設(shè)置在過(guò)濾球腔15內(nèi)部,過(guò)濾球腔15外圍設(shè)置鹽水腔17，鹽水腔17通過(guò)鹽水腔口 24與鹽水池21連通；錐形石墨烯篩23由石墨烯篩體16、錐形篩支柱19、錐形篩基板20、錐形篩橫柱25組成；石墨烯篩體16是采用公知的孔洞大小為I納米石墨烯制成的厚度為1-5毫米圓錐形結(jié)構(gòu)，該篩子能夠排斥或吸引水分子，如同篩子一樣能快速地濾掉海水中的鹽，而只留下水分子，故當(dāng)海水由過(guò)濾球腔15到達(dá)石墨烯篩體16表面時(shí)，海水中的鹽被阻擋在過(guò)濾球腔15的上部，匯集到鹽水腔17后，通過(guò)鹽水腔口 24將含鹽量較大的鹽水流到過(guò)濾球旁邊的鹽水池21中，再由電動(dòng)吸水泵6抽吸離開(kāi)船體。石墨烯篩體16上端被錐形篩支柱19支撐固 定，下部固定在錐形篩基板20上。錐形篩支柱19長(zhǎng)方體形，由硬度較大的錳鋼制成，高度為1-15厘米，長(zhǎng)度和寬度均為0.2-0.5厘米，下端被錐形篩橫柱25支撐，優(yōu)選設(shè)置相互垂直的2根錐形篩橫柱25。錐形篩橫柱25長(zhǎng)方體形，由硬度較大的錳鋼制成，寬度和高度均為0.2-0.5厘米。錐形篩基板20為厚度為2-5厘米的鋼板，上面有多個(gè)孔，孔徑的大小同石墨烯篩體16下口，即錐形篩口 26的直徑，發(fā)揮支撐石墨烯篩體16的功能。經(jīng)石墨烯篩體16過(guò)濾后形成的淡水經(jīng)錐形篩口 26到達(dá)過(guò)濾球腔15的下部，然后有裝置下部的電動(dòng)吸水泵6吸引到指定的地方備用。如圖1所示，本專利處理的船外海水I是輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置脫鹽過(guò)程中原料來(lái)源，在輪船行駛過(guò)程中，可以隨時(shí)為輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置提供海水。本專利所使用的船外海水I供給方式具體為:吸水龍頭2沉浸在海水水平面以下，結(jié)構(gòu)和功能同公知的吸水泵水龍頭，是將海水吸引進(jìn)入輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置的最初的結(jié)構(gòu)。吸水管3是連接吸水龍頭2和電動(dòng)吸水泵6之間的中空管道，直徑為5-20厘米，結(jié)構(gòu)與功能同公知的吸水泵用水管，由嵌有螺旋鋼筋的橡膠制成。電源插頭4和電源線5是將外界電能傳輸?shù)诫妱?dòng)吸水泵6的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。電動(dòng)吸水泵6為市售的真空離心泵，可將水從一處上揚(yáng)到另一處，上揚(yáng)的高度借助出水管7可超過(guò)10米。出水管7是將電動(dòng)吸水泵6吸上來(lái)的水有目的地引流到特定地點(diǎn)的中空管道，直徑為5-20厘米，結(jié)構(gòu)與功能同公知的吸水泵用水管，由嵌有螺旋鋼筋的橡膠制成。在船上使用時(shí)，本專利通過(guò)固定片8和固定栓13將輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置固定在輪船特定地方的結(jié)構(gòu)，安裝時(shí)，先在輪船的特定部位，固定上膨脹螺絲狀結(jié)構(gòu)的固定栓13，然后將固定片箍22置于待固定的管上，穿過(guò)固定片8上的孔，旋緊固定栓13的螺絲，即可將相應(yīng)部分固定住。注水腔10是錐形過(guò)濾器壁27處及其上方的空間，其頂壁即為注水腔頂9，是由厚度為2-5毫米的不銹鋼板制成，注水腔頂9正中間有I個(gè)圓孔，供上方水泵的出水管7穿過(guò)，以便出水管7出來(lái)的水注入到錐形過(guò)濾器12的正上方。錐形過(guò)濾器12由錐形過(guò)濾器壁27、錐形過(guò)濾器孔28、錐形過(guò)濾器套筒29、錐形過(guò)濾器套筒出水孔30組成，錐形過(guò)濾器壁27和錐形過(guò)濾器套筒29由厚度為1-2毫米的不銹鋼板制成，錐形過(guò)濾器壁27下口直徑大小和環(huán)形的錐形過(guò)濾器套筒29的直徑相同，錐形過(guò)濾器套筒29環(huán)形的圓環(huán)高度為3-5厘米；錐形過(guò)濾器孔28設(shè)置在錐形過(guò)濾器壁27上，孔徑大小為0.1-5毫米；錐形過(guò)濾器套筒出水孔30設(shè)置在錐形過(guò)濾器套筒29圓環(huán)壁上，孔徑大小為3-5毫米；錐形過(guò)濾器12層疊設(shè)置3-4組，相鄰兩組錐形過(guò)濾器12之間由錐形過(guò)濾器套筒29相互連接，層疊設(shè)置位置靠上錐形過(guò)濾器12的錐形過(guò)濾器孔28孔徑大于位置靠下的錐形過(guò)濾器12的錐形過(guò)濾器孔28孔徑，這樣設(shè)計(jì)的目的是將海水里面含有的雜質(zhì)盡可能清除干凈。當(dāng)從出水管7出來(lái)的海水注入到錐形過(guò)濾器12的正上方后，由于錐形過(guò)濾器壁27形狀為錐形，海水即可沿著錐形的斜面向下流動(dòng)，消毒顆粒和海水則可以從錐形過(guò)濾器孔28進(jìn)入其內(nèi)部，流到下一組的錐形過(guò)濾器壁27進(jìn)一步過(guò)濾，較大的顆?；螂s質(zhì)隨著水流被沖到集水腔11中，最上面一組過(guò)濾下來(lái)的較大的顆?；螂s質(zhì)直接進(jìn)入集水腔11，下面幾組過(guò)濾下來(lái)的較大的顆粒或雜質(zhì)則通過(guò)錐形過(guò)濾器套筒出水孔30進(jìn)入集水腔11，這樣，經(jīng)過(guò)幾組過(guò)濾，進(jìn)入提壓力管14內(nèi)的海水中幾乎不含其他雜質(zhì)，相對(duì)比較純凈。提壓力管14長(zhǎng)度為5-20米，是具有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)的圓柱形可彎曲的管道，由螺旋鋼片層33、橡膠管層34、提壓力管腔35組成。螺旋鋼片層33由寬度為0.5-1厘米，厚度為
0.1-0.5毫米的螺旋鋼片體31螺旋狀纏繞在橡膠管層34外面而形成，螺旋鋼片體31纏繞后形成的間隙為螺旋鋼片間隙32，是提壓力管14彎曲所需要的空間。橡膠管層34為耐熱、耐鹽的橡膠管制成，管壁厚度為5-20毫米，其內(nèi)部的空間即為提壓力管腔35，是錐形過(guò)濾器12過(guò)濾后的海水通過(guò)的管道。由于提壓力管14長(zhǎng)度為5-20米，安裝在輪船內(nèi)部后，從甲板到船底內(nèi)面之間就形成一個(gè)高度差，進(jìn)而為下部的海水提供較大的靜水壓力，加上過(guò)濾球下方電動(dòng)吸水泵6的抽吸，即可為海水通過(guò)石墨烯篩體16提供動(dòng)力。提壓力管14下端通向過(guò)濾球腔15，過(guò)濾球腔15是由圓球形的過(guò)濾球壁18圍成的空腔，中央安裝有錐形石墨烯篩23。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下， 本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，其特征在于:由注水腔頂(9)、注水腔(10)、集水腔(11)、錐形過(guò)濾器(12)、提壓力管(14)、過(guò)濾球腔(15)、鹽水腔(17)、過(guò)濾球壁(18)、鹽水池(21)、錐形石墨烯篩(23)、鹽水腔口(24)組成，注水腔(10)的頂部為注水腔頂(9)，注水腔(10)的下部為集水腔(11)，錐形過(guò)濾器(12)設(shè)置在注水腔(10)內(nèi)部，提壓力管(14)上端連接集水腔(11)底部、下端連接過(guò)濾球腔(15)，過(guò)濾球腔(15)由過(guò)濾球壁(18)圍成，錐形石墨烯篩(23)設(shè)置在過(guò)濾球腔(15)內(nèi)部，過(guò)濾球腔(15)外圍設(shè)置鹽水腔(17)，鹽水腔(17)通過(guò)鹽水腔口(24)與鹽水池(21)連通；所述的錐形石墨烯篩(23)由石墨烯篩體(16)、錐形篩支柱(19)、錐形篩基板(20)、錐形篩橫柱(25)組成；石墨烯篩體(16)是厚度為1-5毫米圓錐形結(jié)構(gòu),石墨烯篩體(16)上端由錐形篩支柱(19)支撐固定,石墨烯篩體(16)下部固定在錐形篩基板(20)上；錐形篩支柱(19)為長(zhǎng)方體形，高度為1-15厘米，長(zhǎng)度和寬度均為0.2-0.5厘米，下端由錐形篩橫柱(25)支撐；錐形篩橫柱(25)為長(zhǎng)方體形，錐形篩基板(20)為厚度為2-5厘米的鋼板，設(shè)有至少一個(gè)孔，孔徑的大小同石墨烯篩體(16)下口直徑相等，錐形篩橫柱(25)為長(zhǎng)方體形且沿孔直徑方向固定在錐形篩基板(20)的孔中，石墨烯篩體(16)下端為錐形篩口(26),錐形篩口(26)正對(duì)錐形篩基板(20)的孔設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，其特征在于:所述的錐形過(guò)濾器(12)由錐形過(guò)濾器壁(27)、錐形過(guò)濾器孔(28)、錐形過(guò)濾器套筒(29)、錐形過(guò)濾器套筒出水孔(30)組成，錐形過(guò)濾器壁(27)和錐形過(guò)濾器套筒(29)由厚度為1-2毫米的不銹鋼板制成，錐形過(guò)濾器壁(27 )下口直徑大小和環(huán)形的錐形過(guò)濾器套筒(29 )的直徑相同，錐形過(guò)濾器套筒(29)環(huán)形的圓環(huán)高度為3-5厘米；錐形過(guò)濾器孔(28)設(shè)置在錐形過(guò)濾器壁(27)上，孔徑大小為0.1-5毫米；錐形過(guò)濾器 套筒出水孔(30)設(shè)置在錐形過(guò)濾器套筒(29)圓環(huán)壁上，孔徑大小為3-5毫米；錐形過(guò)濾器(12)層疊設(shè)置3-4組，相鄰兩組錐形過(guò)濾器(12)之間由錐形過(guò)濾器套筒(29)相互連接，層疊設(shè)置位置靠上錐形過(guò)濾器(12)的錐形過(guò)濾器孔(28)孔徑大于位置靠下的錐形過(guò)濾器(12)的錐形過(guò)濾器孔(28)孔徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，其特征在于:提壓力管(14)長(zhǎng)度為5-20米，由螺旋鋼片層(33)、橡膠管層(34)、提壓力管腔(35)組成；螺旋鋼片層(33)由寬度為0.5-1厘米，厚度為0.1-0.5毫米的螺旋鋼片體(31)螺旋狀纏繞在橡膠管層(34)外面而形成，螺旋鋼片體(31)纏繞后形成的間隙為螺旋鋼片間隙(32);橡膠管層(34)由橡膠管制成，管壁厚度為5-20毫米，橡膠管層(34)的內(nèi)部空間即為提壓力管腔(35)。
全文摘要
輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置，屬于液體分配設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，由船外海水、吸水龍頭、吸水管、電源插頭、電源線、電動(dòng)吸水泵、出水管、固定片、注水腔頂、注水腔、集水腔、錐形過(guò)濾器、固定栓、提壓力管、過(guò)濾球腔、鹽水腔、過(guò)濾球壁、鹽水池、固定片箍、錐形石墨烯篩、鹽水腔口組成，其特征在于錐形石墨烯篩由石墨烯篩體、錐形篩支柱、錐形篩橫柱、錐形篩口組成。石墨烯篩體是采用公知的孔洞大小為1納米石墨烯制成的厚度為1-5毫米圓錐形結(jié)構(gòu)，該篩子能夠排斥或吸引水分子，如同篩子一樣能快速地濾掉海水中的鹽，而只留下水分子。輪船用石墨烯篩子脫鹽裝置制作簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，成本低廉，效果明顯。
文檔編號(hào)C02F9/02GK103112961SQ20131003335
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者王保忠, 謝桂林, 郝建華, 程波, 謝天正 申請(qǐng)人:常熟南師大發(fā)展研究院有限公司