一种户外便携式应急饮用水装置及其使用方法.pdf

本发明涉及一种户外便携式应急饮用水装置及其使用方法，属于饮用水处理领域。本发明针对现有应急饮用水净化装置存在难以携带和无法随时随地就地制备饮用水等问题，发明了一种基于高通量抗菌正渗透膜的户外便携式应急饮用水装置，能随时随地利用任何水源就地制备可直接饮用的水，满足应急需要。处理成本低，便于携带，处理水质好。

权利要求书
1.  一种户外便携式应急饮用水装置，其特征在于，所述装置分为外袋(1)和内袋(2)，所述内袋(2) 套在外袋(1)里面，并相互隔离不联通；外袋(1)上部有进水口(3)，底部有出水口(4)，进水口(3) 和出水口(4)具有塞可以密封；内袋(2)上部具有进水口(5)和通气管(8)，进水口(5)和通气管(8) 经过外袋(1)通到外袋(1)外面，进水口(5)和通气管(8)内与外袋(1)内部不连通相互隔离，进 水口(5)具有塞子可以密封，通气管(8)外端部封装有疏水膜(9)，疏水膜(9)可以让气体通过但水 不能通过；所述内袋(2)面积较大的两个侧面分别封装有两个高通量正渗透膜(7)，膜面积不低于该侧 表面积的80％，面积较小的四个侧面由折叠的表面(6)组成，内袋(2)充满液体时可将折叠面(6)撑 开使得内袋体积增大。

2.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高通量正渗透膜按照如下方法制备，将12-18％的聚 丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添 加量为0.05-0.15％，超声分散后，使用静电纺丝进行纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度 70-100微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD 溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正 己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯水中保存。

3.  一利利用权利要求1或2所述装置进行户外应急获得饮用水的方法，其特征在于，通过进水口(5) 往内袋(2)加入10-50克葡萄糖，10-20毫克混合维生素，利用塞子密封进水口(5)，然后利用塞子密封 出水口(4)，从进水口(3)灌入户外取水，每隔30分钟后将通过出水口(4)和进水口(3)进行更换户 外取水，2-3小时后内袋(2)将装满液体，打开进水口(5)就可以饮用内袋液体。

4.  一种利用权利要求1或2所述装置进行户外应急获得饮用水的方法，其特征在于，通过进水口(5) 往内袋(2)加入10-50克葡萄糖，10-20毫克混合维生素，从进水口(3)连续进入户外取水，并从出水 口(4)排出取水，连续走水1.5-2小时后内袋(2)将装满液体，打开进水口(5)就可以饮用内袋液体。

说明书一种户外便携式应急饮用水装置及其使用方法
技术领域
本发明属于饮用水处理领域，具体地说涉及一种户外便携式应急饮用水装置及其使用方法。
背景技术
由于工业发展和人口增长，排放的工业与生活污水使得地面水和地下水均受到严重污染，地表水或可 容易获得的浅层地下水通常均不符合饮用水标准，需要净化。另一方面，地表水和容易获得浅层地下水极 易受到微生物污染，含有各位细菌和病毒等微生物，使得原水无法达到直饮水标准。
在野外，如特种作战、地震和紧急救援等场景，由于超滤和反渗透设备，一般情况设备较大，无法满 足应急使用，同时这些紧急场合也无法随身携带饮用水。这种应急场合就需要一种随时随地利用就地取水 制备饮用水的便携式装置。而通常家用饮用水净化设备如超滤、反渗透等由于个体难以携带无法满足这些 需求。基于这些需求，近几年来国内外出现了以滤芯过滤、活性炭吸附和消毒丸消毒为核心的滤水壶。尽 管这些滤水壶使用较方便，但是这些滤芯很容易吸附饱和，在取水水质未知的情况下无法保证处理出水满 足直接饮用要求，风险较大。
发明内容
本发明针对现有应急饮用水净化装置存在难以携带和无法随时随地就地制备饮用水等问题，发明了一 种基于高通量抗菌正渗透膜的户外便携式应急饮用水装置，能随时随地利用任何水源就地制备可饮用的饮 料，补充水分和部分能量，满足应急需要。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种户外便携式应急饮用水装置，所述装置分为外袋和内袋，所述内袋套在外袋里面，并相互隔离不 联通；外袋上部有进水口，底部有出水口，进水口和出水口具有塞可以密封；内袋上部具有进水口和通气 管，进水口和通气管经过外袋通到外袋外面，进水口和通气管内与外袋内部不连通相互隔离，进水口具有 塞子可以密封，通气管外端部封装有疏水膜，疏水膜可以让气体通过但水不能通过；所述内袋面积较大的 两个侧面分别封装有两个高通量正渗透膜，膜面积不低于该侧表面积的80％，面积较小的四个侧面由折叠 的表面组成，内袋充满液体时可将折叠面撑开使得内袋体积增大。
所述高通量正渗透膜按照如下方法制备，将12-18％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧 化石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.05-0.15％，超声分散后，使用静电纺 丝进行纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度70-100微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二 胺水溶液中5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰 氯的正己烷溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗 后放入超纯水中保存。
利用所述装置进行户外应急获得饮用水的方法如下：通过进水口往内袋加入10-50克葡萄糖，10-20 毫克混合维生素，利用塞子密封进水口，然后利用塞子密封出水口，从进水口灌入户外取水，每隔30分 钟后将通过出水口和进水口进行更换户外取水，2-3小时后内袋将装满液体，打开进水口就可以饮用内袋 液体。
利用所述装置进行户外应急获得饮用水的另一种使用方法如下：通过进水口往内袋加入10-50克葡萄 糖，10-20毫克混合维生素，从进水口连续进入户外取水，并从出水口排出取水，连续走水1.5-2小时后 内袋将装满液体，打开进水口就可以饮用内袋液体。
与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
由于正渗透膜致密皮层的选择作用，可以选择性透过水，而离子和细菌、病毒等无法通过膜进入内袋， 从而获得高品质水；此外基于内袋溶液渗透压高于外部地表水，水分自发从外袋进入内袋，不需要任何能 量；基于高性能静电纺丝复合膜的高通透性，膜通量为常规复合膜的十倍，2小时就可以获得一升水，满 足应急救援需要；静电纺丝膜中碳纳米管的加入使得膜强度很高，通过氧化石墨烯和碳纳米管的综合作用 使得抗菌功能较好，防止膜污染。
附图说明
图1是本发明提供的一种一种户外便携式应急饮用水装置示意图。
图中：1-外袋；2-内袋；3-外袋进水口；4-外袋出水口；5-内袋进水口；6-折叠面；7-正渗透膜；8- 内袋通气管；9-通气管封口疏水膜。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权 利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
如图1所示，一种户外便携式应急饮用水装置，其分为外袋1和内袋2，内袋2套在外袋1里面，并 相互隔离不联通；外袋1上部有进水口3，底部有出水口4，进水口3和出水口4具有塞可以密封；内袋2 上部具有进水口5和通气管8，进水口5和通气管8经过外袋1通到外袋1外面，进水口5和通气管8内 与外袋1内部不连通相互隔离，进水口5具有塞子可以密封，通气管8外端部封装有疏水膜9，疏水膜9 可以让气体通过但水不能通过；所述内袋2面积较大的两个侧面分别封装有两个高通量正渗透膜7，膜面 积不低于该侧表面积的80％，面积较小的四个侧面有折叠的表面6组成，内袋2充满液体时可将折叠面6 撑开使得内袋体积增大。
其中，高通量正渗透膜优选按照如下方法制备，将一定量的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定 量的氧化石墨烯和碳纳米管，超声分散后，使用静电纺丝进行纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间 控制厚度70-100微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中5min，用压缩空气除去基膜表面上过 量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上 残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯水中保存。
利用上述装置进行户外应急获得饮用水的方法如下：通过进水口5往内袋2加入一定量葡萄糖和混合 维生素，利用塞子密封进水口5，然后利用塞子密封出水口4，从进水口3灌入户外取水，每隔30分钟后 将通过出水口4和进水口3进行更换户外取水，2-3小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用 内袋液体。
利用上述装置进行户外应急获得饮用水的另一种使用方法如下：通过进水口5往内袋2加入10-50克 葡萄糖，10-20毫克各种维生素，从进水口3连续进入户外取水，并从出水口4排出取水，连续走水1.5-2 小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内袋液体。
实施例1
处理对象对某受到重金属污染的河水，水中砷含量2ppm，CODMn为8ppm，电导率为450us/cm。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将12％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.05％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度100微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入10克葡萄糖，10毫克混合维生素，利用塞子密封进水口 5，然后利用塞子密封出水口4，从进水口3灌入受到重金属污染的河水，每隔30分钟后将通过出水口4 和进水口3进行更换受到重金属污染的河水，2小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内袋 液体。分析内袋饮用水砷含量，可以分析砷未检出，电导率接近纯水。
实施例2
处理对象对某受到重金属污染的河水，水中铬含量10ppm，CODMn为20ppm，电导率为450us/cm，大 肠杆菌数万/升。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将15％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.15％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度70微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入30克葡萄糖，20毫克混合维生素，利用塞子密封进水口 5，然后利用塞子密封出水口4，从进水口3灌入受到重金属污染的河水，每隔30分钟后将通过出水口4 和进水口3进行更换受到重金属污染的河水，2.5小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内 袋液体。分析内袋饮用水铬含量，可以分析铬未检出，电导率接近纯水，大肠杆菌未检出。
实施例3
处理对象某苦卤水，电导率为4500us/cm。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将14％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.10％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度80微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入50克葡萄糖，15毫克混合维生素，利用塞子密封进水口 5，然后利用塞子密封出水口4，从进水口3灌入受到重金属污染的河水，每隔30分钟后将通过出水口4 和进水口3进行更换受到重金属污染的河水，3小时后内袋2装满液体，打开进水口5就可以饮用内袋液 体。分析内袋饮用水电导率，电导率为100us/cm，离子色谱分析氯离子含量小于20mg/L。
实施例4
处理对象某苦卤水，电导率为4500us/cm。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将14％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.10％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度80微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入50克葡萄糖，10毫克各种维生素，从进水口3连续进入 户外取水，并从出水口4排出取水，连续走水2小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内袋 液体。分析内袋饮用水电导率，电导率为100us/cm，离子色谱分析氯离子含量小于20mg/L。
实施例5
处理对象对某受到重金属污染的河水，水中铬含量10ppm，CODMn为20ppm，电导率为450us/cm，大 肠杆菌数万/升。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将15％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.15％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度70微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入20克葡萄糖，20毫克各种维生素，从进水口3连续进入 户外取水，并从出水口4排出取水，连续走水1.5小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内 袋液体。分析内袋饮用水铬含量，可以分析铬未检出，电导率接近纯水，大肠杆菌未检出。
实施例6
处理对象对某受到重金属污染的河水，水中铬含量10ppm，CODMn为20ppm，电导率为450us/cm，大 肠杆菌数万/升。
内袋用高通量渗透膜按照如下方法制备：将15％的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液，加入一定量的氧化 石墨烯和碳纳米管，石墨烯添加量为0.05％，碳纳米管添加量为0.15％，超声分散后，使用静电纺丝进行 纺丝，得到纳米纤维复合膜，通过纺丝时间控制厚度70微米，然后浸入质量分数1.5％间苯二胺水溶液中 5min，用压缩空气除去基膜表面上过量的MPD溶液，沥干，再浸入质量分数0.1％均苯三甲酰氯的正己烷 溶液界面聚合1min，用乙醇冲洗膜上残留的正己烷溶剂，25℃放置30min，用去离子水冲洗后放入超纯 水中保存，用于制备内袋。
利用所述装置，通过进水口5往内袋2加入30克葡萄糖，15毫克各种维生素，从进水口3连续进入 户外取水，并从出水口4排出取水，连续走水1.8小时后内袋2将装满液体，打开进水口5就可以饮用内 袋液体。分析内袋饮用水铬含量，可以分析铬未检出，电导率接近纯水，大肠杆菌未检出。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于 上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属 技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、 具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。