Получение воды из воздуха с помощью эффекта гиперконденсации. Вода из воздуха: Как работают генераторы атмосферной воды

«Если бы я раньше знала, когда только начинались проблемы со здоровьем, что стоит в первую очередь начинать с воды, возможно, не было бы серьезных последствий…»
«Вода - это жизнь и не стоит забывать употреблять ее в чистом виде»

Статья « » вызвала самые разные отзывы, большинство из которых сходятся в одном: только чистая питьевая вода полезна для здоровья.

Проблема получения пригодной для питья воды в современном мире, становится все более острой: качество подземных вод, городских водопроводов, а значит и воды в кранах ухудшается; бутилированная вода признана еще более вредной, чем водопроводная.

Приветствую Вас, дорогие друзья, на сайте о качестве жизни, здоровье, явлении сна.
В сегодняшней статье:
инновационная технология получения воды из воздуха, преимущества атмосферной воды, отзыв о генераторе (личный опыт).

Немного страшилок о качестве воды, которую мы пьем

Водопроводная вода . Основной источник питьевой воды в настоящее время - центральный водопровод. Технология дезинфекции воды хлорированием применяется уже более 100 лет во всем мире. Хлор весьма токсичен для живых микроорганизмов и для человека в том числе.

Исследователи утверждают, что на протяжении жизни человек потребляет хлора до 15 кг. Хлор пагубно воздействует на здоровье, происходит преждевременное старение организма. При кипячении хлор образует канцерогенные соединения, провоцирующие онкологические заболевания.

Помимо этого, «жесткая» вода (с высоким уровнем солей магния и кальция), образующая накипь в чайнике, а на хромированной поверхности белые известковые отложения, поражает стенки такими же пятнами и накипью.

Бутилированная вода часто является еще хуже, чем водопроводная. Средняя цена одного литра бутилированной воды - 7 рублей. Какое качество можно получить за эти деньги?

Производители используют для очистки воды технологию обратного осмоса, прогоняя через фильтр обычную воду. При большом потоке фильтры вряд ли меняются по регламенту. А чтобы вода не помутнела и в ней не образовалась плесень при длительном хранении, в нее добавляются консерванты.

К тому же, пластик, из которого изготавливаются бутыли, содержит опасные для здоровья вещества, попадающие в воду. Исследования показали, что вода из пластиковой бутылки часто оказывается более вредной для человека, чем водопроводная. Химические элементы, консерванты, гетеротрофные бактерии, бисфенол-А, содержащиеся в такой воде приводят к генным мутациям и гормональным сбоям.

Любая вода , водопроводная или бутилированная, обладает информационной (гомеопатической) памятью, приобретенной в загрязненных реках, старых канализационных трубах.

Вода, даже тщательно очищенная, все равно помнит о ядах, которые в ней содержались, и является «больной». Поэтому, очищение воды фильтрами недостаточно. Ее нужно лечить, восстанавливая первоначальную структуру путем конденсации-испарения или замораживания-оттаивания, как это происходит в Природе. В атмосферном генераторе вода «оживает» благодаря процессу конденсации.

Предыстория

Впервые с атмосферным генератором я «познакомилась» у своей подруги Виктории Омад, которая не уставала мне расхваливать свою покупку: не нужен кулер, бутылки, не нужен водопровод, а только розетка на 220 вольт (совсем как в рекламе), что вода очень вкусная и полезная и прочее и прочее…

Признаться, меня очень удивил и заинтриговал сам способ получения воды из воздуха, да еще и полезной во всех отношениях. Мы с мужем посовещались и решили тоже приобрести такой удивительный аппарат.

Перед важной покупкой, посетили офис продаж, где консультанты нам подробно рассказали о новой технологии, показали генератор и его внутренности, мы попробовали воду на вкус, изучили все «за» и «против». Своими открытиями делюсь с вами.

Инновационная технология

Атмосферный генератор выполняет 7 функций одновременно :

1 . Производит воду наивысшего качества.

2 . Очищает воду , обеззараживает и реструктурирует ее.

3 . Очищает воздух от пыли и запахов. Окружающая среда становится благоприятной для здоровья.

4 . Удаляет избыточную влагу из воздуха.

5 . Охлаждает воду до +5 градусов. В жару для этой цели не нужен холодильник.

6 . Нагревает воду до +95 градусов, что позволяет обходиться без чайника.

7 . Электронный измеритель показывает влажность воздуха в помещении.
.

Принцип работы генератора. Этапы фильтрации

Схема размещена с разрешения правообладателя, компании Yummy Aqua.

1 этап: воздух, проходит электростатический фильтр (1), очищается от пыли, взвешенных частиц, бактерий.

2 этап: очищенный воздух охлаждается конденсатором до точки Росы: влага воздуха превращается в воду (2).

3 этап: вода из конденсатора стекает в лоток (3) и собирается в нижнем накопительном баке, где очищается гранулированным фильтром (содержит активированный уголь и природный кристаллический цеолит) от марганца, железа, аммония и стерилизуется ультрафиолетом.

4 этап: насосом высокого давления (4) вода прокачивается через блок фильтров (5):

Пре-карбоновый фильтр грубой очистки: очищает воду от нерастворенных микрочастиц, катионов металлов (тяжелых и переходных), высокомолекулярной органики, коллоидных веществ.

Пост-карбоновый фильтр тонкой очистки задерживает ионы тяжелых металлов, хлор, аммиак, запахи, пестициды (размер 2-3 мкм).

Мембрану обратного осмоса - очень важный этап фильтрации, обеспечивает практически полное 99,9% очищение и стерилизацию воды. Мембрана этого фильтра задерживает мельчайшие молекулы, размер которых больше 0,3 нанометров, это обеспечивает уникальную чистоту воды. К примеру, у молекул вирусов размер от 20 до 500 нанометров.

ТЦР-карбоновый фильтр тонкой очистки обогащает воду необходимыми минералами и микроэлементами в физиологических пропорциях, повышает pH-уровень, делает воду «живой».

5 этап: вода, поступившая в верхний накопительный бак (6), повторно стерилизуется ультрафиолетом.

6 этап: из верхнего накопительного бака вода распределяется в баки с холодной и горячей водой.

7 этап: на выходе из бака холодной воды установлена третья УФ лампа (7) для 100%-ного обеззараживания воды.

8 этап: генератор каждые двадцать минут повторно прокачивает воду по всему большому кругу очищения. Благодаря этому исключено застаивание воды, на выходе мы имеем чистую и свежую воду в любой момент.

Преимущества атмосферной воды

Премиум качество: генератор вырабатывает «живую» воду благодаря мощной 14-ти ступенчатой системе фильтрации. Бактериологические и химические свойства атмосферной воды соответствуют и даже превосходят нормы СанПин 2.1.4.1074-01 (питьевого стандарта).

«Живая» вода: процесс испарения-конденсации, который проходит вода в генераторе, восстанавливает первозданную структуру воды, «стирает» ее больную информационную память. Вода буквально «оживает».

Восстановить природную структуру воды, вылечить ее больную память можно только путем испарения-конденсации или замораживания-размораживания, то есть переводом молекул воды в другое фазовое состояние. Именно так происходит в Природе: испаряясь из океанов, морей, рек, затем конденсируясь и выпадая росой, дождем, снегом, вода избавляется от экологической памяти о тех ядах и загрязнениях, которые в ней содержались.

pH 8.5: обогащенная минералами и кислородом, структурированная вода с pH 8,5 - идеальное питье для будущих мамочек и малышей, по свойствам схожа с талой водой горных ледников. Именно этим объясняется ее благотворное влияние на организм (о силе талой воды знают все).

Эликсир здоровья: атмосферная вода, обогащенная минералами и микроэлементами в строго выверенных физиологических соотношениях, легко проникает через мембраны клеток, служит мощным антиоксидантом, нормализует метаболизм, повышает энергетику.

Всегда свежая: вода через каждые 40 минут прогоняется по всем этапам фильтрации, что исключает ее застаивание, обеспечивает свежесть и чистоту, необходимый pH-уровень.

Чистый воздух: генератор очищает воздух от пыли, запахов, взвешенных частиц, что важно для людей, страдающих от аллергии.

В быту: «живую» воду можно использовать для приготовления пищи, полива домашних цветов, рассады. По собственному опыту отмечу: цветы стали лучше расти. Если чудо-водой ополоснуть зелень, овощи или фрукты, они хранятся дольше.

Для экологии: самое главное преимущество получения воды из воздуха - это отказ от пластика, который, как известно, сжигать нельзя, а естественный срок разложения превышает 500 лет. Использование атмосферных генераторов бережет планету от загрязнения пластиковыми отходами.

Где используются атмосферные генераторы

Генератор воды из воздуха вырабатывает воду в любом месте, главное условие - наличие источника электроэнергии. А потому, они эффективны даже на даче, если там нет водопровода (мы с мужем уже решили, что когда летом поедем на дачу, то обязательно возьмем генератор с собой) или яхте, к примеру.

Нехватка воды становится одним из главных факторов, сдерживающих развитие цивилизации во многих регионах Земли. В ближайшие 25-30 лет мировые запасы пресной воды сократятся в два раза.

За последние сорок лет количество чистой пресной воды из расчета на каждого человека уменьшилось практически на 60%. Как результат, сегодня около двух миллиардов людей в более чем 80 странах страдают от недостатка питьевой воды.

А уже к 2025 году ситуация более усугубится, по прогнозам недостаток питьевой воды ощутят на себе более трех миллиардов человек.

Только 3% пресной воды Земли находятся в реках, озёрах и почве, из них для человека легкодоступен только 1%. Несмотря на то, что цифра невелика этого было бы вполне достаточно для полного удовлетворения человеческих потребностей в случае если бы вся пресная вода (именно этот 1%) была распределена равномерно по местам проживания человека.

Атмосферный воздух является гигантским резервуаром влаги, и даже в засушливых районах содержит, как правило, более 6-10 г воды на 1 м3. А в 1 км3 приземного слоя атмосферы в жарких, засушливых и пустынных областях Земли содержится до 20 000 тонн водяных паров. Количество воды, находящейся в каждый данный момент в атмосфере Земли, равно 14 тыс. км3, в то время как во всех речных руслах всего 1,2 тыс. км3. Однако погодно-климатические условия в этих зонах не позволяют водяным парам достигнуть состояния насыщения и выпасть в виде осадков.

Ежегодно с поверхности суши и океана испаряется около 577 тысяч кубокилометров воды которые потом выпадают в виде осадков. В этом объеме речной годовой сток составляет лишь 7% от общего количества осадков. Сравнивая общее количество испаряющейся влаги и количество воды в атмосфере можно сделать вывод: в течение года вода в атмосфере обновляется 45 раз.

Взгляд в прошлое

В истории человечества есть примеры добывания атмосферной влаги из воздуха, один из них – колодцы, построенные вдоль Великого шёлкового пути, величайшего в истории человечества инженерно-транспортного сооружения. Они были вдоль всего пустынного пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга. В каждом из них количество воды было достаточно для того, чтобы напоить караван в 150 - 200 верблюдов.

В таком колодце чистая вода получалась из атмосферного воздуха. Разумеется, процентное содержание водяных паров в пустынном воздухе крайне незначительно (меньше 0,01% удельного объёма). Но, благодаря конструкции колодца через его объём «прокачивался» пустынный воздух тысячами кубометров в сутки и у каждого такого кубометра отнималась практически вся масса воды, содержащаяся в нём.

Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт. Путешественники спускались за водой по лестницам, на отмостки и черпали воду. В центре возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней углубления для скопившейся воды. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода, и воздух на уровне отмостков, были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Нижняя тыльная часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными.

Стоит только обратить внимание на тот факт, что керамическая облицовка и в те времена была недешёвым материалом, но строители колодцев не считались с затратами и делали такие покрытия над каждым колодцем. А ведь это делалось неспроста, материалу из глины можно придать любую необходимую форму, затем отжечь и получить готовую деталь, способную работать в самых тяжёлых климатических условиях,долгие годы.

В конусном или шатровом своде колодца были выполнены радиальные каналы, прикрытые керамической облицовкой, или сама керамическая облицовка представляла собой набор деталей с уже готовыми сечениями радиальных каналов. Нагреваясь под лучами солнца, облицовка передавала часть тепловой энергии воздуху в канале. Возникало конвективное течение нагретого воздуха по каналу. В центральную часть свода вбрасывались струи нагретого воздуха. Но, как и почему появлялось вихревое движение внутри здания колодца?

Самое первое предположение – ось каналов не совпадала с радиальным направлением. Имелся небольшой угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными (Рис. 2). Строители использовали очень малые углы тангенциальности. Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

Использование струй малой тангенциальности с доведением их числа до бесконечности открывает новые возможности в вихревых технологиях. Только не надо при этом воображать себя первопроходцами. Инженеры в древности довели эту технологию до совершенства. Высота здания колодца, включая его вкопанную часть, составляла 6 - 8 метров при диаметре здания в основании не более 6 метров, но в колодце возникало и устойчиво работало вихревое движение воздуха.

Охлаждающий эффект вихря использовался с очень высоким КПД. Конусная груда камней действительно исполняла роль конденсатора. Ниспадающий «холодный» осевой поток вихря отнимал тепло камней, охлаждал их. Водяной пар, содержащийся в ничтожных количествах в каждом удельном объёме воздуха, конденсировался на поверхностях камней. Таким образом, в углублении колодца шёл постоянный процесс накопления воды.

«Горячий» периферийный поток вихря выбрасывался наружу через входные проёмы лестничных спусков в колодец (Рис. 3). Только этим можно объяснить наличие сразу нескольких спусков внутрь колодца. Благодаря большой инерционности вращения вихревого образования, колодец работал круглосуточно. При этом каких-либо других видов энергии, кроме солнечной, использовано быть не может. Вода добывалась и днём, и ночью. Вполне возможно, что ночью колодец работал даже интенсивнее, чем днём, поскольку температура воздуха пустыни после захода солнца падает на 30…40єС, что сказывается на его плотности и влажности.

Современный метод

В результате проведённых экспериментов омским изобретателем было найдено комплексное технологическое решение. Изобретенная им установка по извлечению влаги из атмосферного воздуха, помимо основной своей задачи, позволяет удалить из воздуха частицы пыли, даже самой мельчайшей фракции.

Метод позволяет сконденсировать всю газообразную влагу, присутствующую в воздушном потоке, достигая температуры конденсации и каплеобразования, исключительно газодинамическим способом без применения хладагента.

Технологическое решение состоит из двух ступеней. При прохождении воздуха через первую ступень создается интенсивно-закрученное течение с целью разделения частиц пыли и воздуха с последующим осаждением пыли в бункере. Во второй ступени чтобы с достаточной эффективностью сконденсировать влагу воздух необходимо охладить.

Итак, весь объём поступающего воздуха в градиентном сепараторе интенсивно закручивается, и в конфузорной части градиентного сепаратора происходит его расслоение и разделение на основные две составляющие зоны – центральную и периферийную.

Так как, в поперечном сечении закрученного потока разряжение формирующееся центрального вихря намного превышает разряжение периферийного торроидального вихря, то газообразная влага попросту втягивается и концентрируются в центральной зоне канала в виде «шнура». В центре закрученного потока вследствие понижения температуры начинает происходить частичная конденсация водяных паров, мельчайших частицы пыли соприкасаются друг с другом, это в результате приводит к интенсивной коагуляции частиц пыли.

На основании вполне изученных инерционных сил, сам воздух прижимается по периферии и абсолютно без какого-либо избыточного давления как бы «переуплотняется», правильнее даже применить такой термин как «псевдо-уплотнение» и через отборный периферийно-радиальный патрубок посредством дымососа направляется обратно в атмосферу.

При работе градиентного сепаратора, над его заборным соплом формируется искусственный смерч, имеющий размеры как у естественно образовавшегося, но с гораздо более высокой интенсивностью вращения.

Далее насыщенную влаго-воздушную смесь отсасывают через пылеотборный патрубок по оси канала и направляют на вторую ступень сепарации, где она пропускается через второй градиентный сепаратор и происходит конденсация водяных паров в водоприёмном бункере.

7. Дымосос периферийного отбора 2-й ступени;
8. Пылеосадительный бункер №1.
9. Водопринимаемый бункер №2.

Минимальная производительность установки, при которой можно получить ощутимый эффект влагообразования – 150 000 нм³/час. Количество воды, которое можно получить с этой установки составляет 1,357 тонны в час или 32,58 тонн в сутки.

» статьёй про то, как получить воду из воздуха . Где попробуем рассмотреть этот вопрос настолько подробно, насколько это возможно.

Как получить воду из воздуха? На самом деле всё очень просто. На эту мысль меня натолкнул видео-ролик от канала Интер, где рассказывалось про некоего изобретателя из США по имени Терри Леблю, который бесплатно раздаёт воду из воздуха для всех желающих. А злобные и неизвестные конкуренты делают набеги на дом этого изобретателя и подавляют его. Собственно, вот сам ролик:

Естественно, первая мысль у здравого человека при просмотре этого ролика: «Что же это такое супер-пупер нашёл этот изобретатель, что его подавляют неизвестные враги?» А вторая мысль: «Надо бы посмотреть про получение воды из воздуха в интернете».

И что оказывается? Оказывается, что этот изобретатель изобрёл велосипед — то есть, прибор, который уже много лет известен, но не очень распространён по ряду причин, о которых мы расскажем далее. Причём не так далеко — в Крыму — есть остатки попросту гигантских генераторов воды именно этим способом, построенных тысячи лет назад. Подробнее про это — в статье «Назначение загадочных пещерных комплексов в «пещерных городах» Крыма «. Но у нас цель — не древность, а свременность, поэтому продолжим работу.

Так, по слухам, получение воды из воздуха путем его конденсации на холодной поверхности известно с глубокой древности. Город Феодосия еще в средние века снабжался водой, которую собирали специально организованными сооружениями, заполненными щебнем, на поверхности которого в засушливые летние месяцы конденсировалось такое количество воды, которое обеспечивало 80 тысяч жителей

Кстати, между прочим, практически каждый из вас знаком с таким прибором, получающим воду. Этот прибор называется «кондиционер». Принцип работы генераторов атмосферной воды — приборов по получению воды из воздуха — аналогичен работе кондиционера.

То есть, последовательность получения воды из воздуха такова:

1. Влажный воздух проходит через прибор.
2. Охлаждается.
3. Влага конденсируется на охлаждающих поверхностях.
4. И стекает в специальную ёмкость.
5. Ну а затем очищается от пыли и бактерий — и вуаля, её можно пить!

По составу вода, которая получается из воздуха, сродни дождевой — а, значит, и росе, туману, дистилированной, обратноосмотической и талой воде. То есть, вода из воздуха относится к классу «слабоминерализованные воды «. В отличие от или воды обычной, слабоминерализованные воды содержат до 50 миллиграмм разнообразных солей в литре (кубическом дециметре).

Ранее мы упоминали, что генераторы атмосферной воды менее распространены, чем обычные фильтры, по ряду причин. Разберёмся в этом подробнее. Факторы, которые влияют на производительность генераторов атмосферной воды и их энернозатратность:

• количество воды
• температура воздуха
• пропущенный обЪём воздуха в единицу времени.

Соответственно, чем более влажный воздух, тем меньше нужно энергии на его охлаждение для конденсации влаги. И тем более экономически выгодно получение воды из воздуха. Соответственно, чем более нагрет воздух, тем больше нужно энергии, чтобы его охладить. И чем больше воздуха охлаждается в единицу времени, тем больше будет получено воды.

В условиях жаркого и сухого воздуха, то есть, в тех местах, где вода действительно необходима, атмосферные генераторы воды будут потреблять наибольшее количество энергии. Но это количество можно уменьшить, если повлиять на перечисленные факторы.

Итак, нужно понимать:

Генератор воды из воздуха = кондиционер

Так, существует направление в разработке атмосферных генераторов воды, которое предполагает использование дополнительной фазы: между первым и вторым шагом получения воды из воздуха появляется ещё один — применение адсорбента или абсорбента , то есть, веществ, которые тем или иным способом поглощают воду из воздуха. Ну а потом вода должна выделиться из поглотившего её материла (для чего материал, например, нагревается) в виде испарений, и уже в более концентрированном виде охлаждается и конденсируется при меньшей температуре.

Воду предполагается поглощать ночью, когда относительная влажность повышена, а извлекать днем путем использования солнечной энергии для нагрева воздуха, подаваемого в слой адсорбента (воздухонагревателем в этом случае является приемник солнечной энергии).

В качестве адсорбента может использоваться широкопористый силикагель, цеолит. В качестве абсорбента — раствор гигроскопичной соли (например, хлорида лития). Возможны комбинации адсорбента и абсорбента, повышающие эффективность поглощения и выдачи воды. Для уменьшения энергозатрат на получение воды предлагают использовать аккумуляторы тепла и/или холода (в основном в виде дешевых, но массивных конструкций из камня или бетона), работающие в противофазе, противоточный теплообменник либо тепловой насос для рекуперации тепла конденсации воды

Естественно, не всегда все эти условия сочетаются оптимально, и адсорбенты в них не применяются, и именно поэтому сейчас более выгодно очищать водопроводную воду с помощью разнообразных , а не получать её из воздуха. Но с ростом дефицита воды вполне возможно, что обычные бытовые фильтры будут постепенно вытесняться генераторами атмосферной воды.

И, кстати, одновременно с ростом дефицита воды прогнозируется и глобальное потепление. Так что актуальными становятся не только генераторы, но и кондиционеры. И, следовательно, вывод — если уж и задумываться о создании генератора атмосферной воды, то лишь в комплекте с кондиционером, что снижает и себестоимость очищенной воды, и себестоимость охлаждения комнаты. Так что если вы — владелец кондиционера, то вы также владеете генератором атмосферной воды и легко можете получать воду из воздуха.

Ну или, если вы — владелец дачного участка, и хотите обеспечить себя водой из воздуха — то можно воспользоваться изобретением со странички http://www.freeseller.ru/dompower/vodosnab/2401-generator-vody-iz-vozdukha.html, где в качестве адсорбента используется газета, а в качестве источника энергии — солнце.

И, напоследок, интересный прибор для получения воды из воздуха — водяной конус:

On7gbKIa5zc

Система очень проста, и чем больше площадь поверхности для конденсации влаги, тем произвоидтельнее установка.

Таким образом, получить воду из воздуха очень просто!

Изобретение относится к водолазной технике и может быть использовано при создании аппаратов для автономного подводного плавания. Способ извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, ограниченной пленкой-мембраной, отличается тем, что в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм. Газообмен осуществляют при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры. Достигается увеличение скорости газообмена между воздухом камеры и водой и снижение количества используемой пленки-мембраны. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области проведения подводных работ и может быть использовано при создании аппаратов для автономного подводного плавания с практически неограниченным временем пребывания под водой, а также для жизнеобеспечения людей под водой и их деятельности. В настоящее время для этих целей используют акваланги или замкнутые, герметичные устройства типа подводных лодок. В первом случае для дыхания под водой используют баллоны со сжатым или сжиженным газом, в состав которого входит кислород, а во втором случае, как правило, используют регенерационные химические элементы для сорбции углекислого газа и восстановления кислорода (патент РФ 2138421, B 63 С, 11/00, 11/36, опубл. 1999 г.). Недостатками известных решений являются сложность и дороговизна, а время пребывания под водой ограничивается запасом газа в баллоне или объемом регенерационных элементов. Наиболее близким к предлагаемому способу по своей сущности является способ, основанный на извлечении кислорода из воды и выводе углекислого газа через полую камеру, выполненную из селективных пленочных пластмассовых мембран, который нами принят за прототип ("Наука и жизнь", 1965 г., 3, с.139; "Наука и жизнь", 1967 г., 2, с. 86). Однако существенным недостатком способа является то, что скорость газообмена между воздухом и водой, зависящая от величины скорости диффузии кислорода и углекислого газа через мембрану, при небольшой движущей силе (определяемой разницей парциальных давлений кислорода внутри камеры и снаружи над водой) является весьма низкой, вследствие чего для обеспечения человека кислородом требуется мембрана площадью 6 м 2 , что весьма дорого, требует сложной конструкции камеры и применения дефицитных пластмассовых материалов. Задачей предлагаемого изобретения является существенное увеличение скорости газообмена между воздухом камеры и водой и снижение количества используемой пленки-мембраны. Поставленная задача решается за счет того, что в способе извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, пленкой-мембраной, при этом в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм, причем газообмен осуществляется при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры. Кроме того, давление воздуха в камере ниже давления, необходимого для преодоления сил поверхностного натяжения воды на границе раздела газовой и жидкой фаз в порах пленки мембраны. Кроме того, давление воздуха в камере поддерживают путем принудительной подачи газа. В качестве газа используют воздух или кислород, или азот, или гелий, или их смеси. В качестве пленки-мембраны применяют тканые или нетканые полимерные, хлопчатобумажные, шерстяные, синтетические материалы. В настоящем изобретении используются силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз (в данном случае воздух-вода); силы поверхностного натяжение воды позволяют поддерживать избыточное давление воздуха. Граница раздела фаз при этом находится в порах используемой мембраны. Таким образом, в порах мембраны устанавливается непосредственный контакт между газовой средой и водой и газообмен осуществляется непосредственно, минуя диффузию через вещество мембраны, что значительно увеличивает его скорость, а это, в свою очередь, позволяет снизить площадь мембраны. Достаточно всего 10-50 мм водяного столба избыточного давления, чтобы исключить попадание воды внутрь камеры, хотя газообмен в целом и газообмен по отдельным газовым компонентам проходит и при значительно больших значениях избыточного давления. Интенсивность газообмена зависит от разницы парциальных давлений газовых компонентов внутри камеры и над соприкасающейся с мембраной водой. Выбор материала и размера пор мембран для создания полой камеры проводился на специальном стенде-камере. Сверху камеры устанавливался образец пористой мембраны диаметром 50 мм и укреплялся сверху нижней полой герметичной части стенда. Нижняя часть стенда снабжена манометром для замера давления воздуха. Кроме того, к нижней части стенда подведена подача воздуха. При установлении сухой пористой мембраны воздух практически беспрепятственно проходит через поры мембраны. При погружении стенда в воду ее сопротивление многократно увеличивается, так как на границе раздела фаз воздух-вода в порах мембраны силы поверхностного натяжения воды препятствует свободному прохождению воздуха. Сопротивление полой мембраны обратно пропорционально диаметру отверстий пор и изменяется от 5 мм водяного столба при диаметре пор 100 мкм до нескольких атмосфер избыточного давления при диаметре пор менее 0,01 мкм. При дальнейшем погружении стенда под воду сопротивление мембраны дополнительно возрастает на величину гидростатического давления столба воды и зависит от глубины погружения. Проверка газообмена между водой и полой камерой осуществлялась на специально созданных аппаратах. Результаты испытаний приведены в нижеследующих примерах, которые иллюстрируют, но не ограничивают возможность использования предлагаемого изобретения. Пример 1. Испытатель через загубник с патрубком, соединенным с полой камерой объемом около 100 л, образованной путем обтяжки смоченной водой хлопчатобумажной тканью двух колец диаметром по 800 мм с размером сквозных пор до 100 мкм при расстоянии между кольцами 200 мм, опускался под воду на глубину от 0,3 до 1,5 м. Давление внутри камеры было на 30-50 мм водяного столба больше суммарного давления атмосферы и гидростатического столба, которое изменялось от 1,03 до 1,15 ата. При опускании камеры в воду к ней подвешивался груз для преодоления выталкивающей силы воды. При этом дыхание осуществлялось только воздухом, находящимся внутри камеры. Выдох осуществлялся также внутрь камеры. Время, проведенное испытателем под водой, составляло 50 мин. Вдох и выдох через камеру осуществлялся без заметных усилий. В отсутствие газообмена между воздухом камеры и водой испытатель мог бы дышать данным объемом воздуха не более 10 мин, после чего из-за исчерпывания кислорода и накопления СО 2 дыхание оказалось бы невозможным. Следовательно, газообмен между воздухом камеры и водой осуществлялся нормально. Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве пористых мембран применяют "ядерные" фильтры на основе полиэтилентерефталата с диаметром пор 0,01 мкм. Испытатель провел под водой 40 мин. Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве пористых мембран применяют комбинированную ткань на основе шерстяных и синтетических волокон. Диаметр пор материала находится в пределах от 15 до 80 мкм. Испытатель провел под водой 2,0 ч, опускаясь на глубину до 2,6 м. Давление внутри камеры было на 90 мм водяного столба больше суммарного давления атмосферы и гидростатического столба, составлявшего 1,26 ата. Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но погружение проводят на глубину 7,0 м при давлении внутри камеры на 70 мм водяного столба выше значения 1,7 ата. При этом за счет гидростатического давления камера сжималась и объем ее уменьшался приблизительно до 58 л. Для восстановления объема камеры из баллона со сжатым воздухом через специальное устройство была проведена подпитка воздуха до восстановления объема камеры 100 л. Дыхание не вызывало затруднений у испытателя. Опыт продолжался 30 мин. Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 4, но подпитку для восстановления объема проводят смесью гелий - кислород с 20 об.% кислорода. В течение 45 мин испытатель дышал этой смесью без заметных затруднений при вдохе и выдохе. При этом часть подаваемого газа выходила из камеры через наиболее крупные поры мембраны. Давление внутри камеры было на 220 мм водяного столба выше значения 1,7 ата. Пример 6. Из материала на основе вискозы и стеклоткани с диаметром пор менее 70 мкм был изготовлен купол объемом 50 л. Купол помещают под воду и заполняют его объем азотом. После 5 ч нахождения купола под водой отбирают пробу газа на содержания кислорода. Анализ показал присутствие кислорода под куполом в количестве 18,7 об.%, что свидетельствует о диффузии кислорода из воды. Как видно из представленных примеров, предложенный способ позволяет работать под водой в течение длительного времени (до двух и более часов) на различных глубинах, при этом за счет извлечения воздуха (кислорода) из воды концентрация кислорода поддерживается постоянной даже при значительно меньшей (около 1,5 м 2) поверхности мембраны.

Формула изобретения

1. Способ извлечения воздуха из воды путем газообмена между водой и газовой средой полой камеры, ограниченной пленкой-мембраной, отличающийся тем, что в качестве пленки-мембраны применяют пористый материал со сквозными порами диаметром до 100 мкм, причем газообмен осуществляют при давлении воздуха в полой камере, превышающем суммарное давление атмосферы и гидростатического столба погружения камеры.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление воздуха в камере ниже давления, необходимого для преодоления сил поверхностного натяжения воды на границе раздела газовой и жидкой фаз в порах пленки-мембраны.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление воздуха в камере поддерживают путем принудительной подачи газа.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве газа используют воздух, или кислород, или азот, или гелий, или их смеси.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве пленки-мембраны применяют тканые или нетканые полимерные, хлопчатобумажные, шерстяные, шелковые, синтетические материалы.

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Нельзя выжать сок из камня, а вот добыть воду из пустынного неба вполне возможно, и все благодаря новому устройству, которое использует солнечный свет для всасывания водного пара из воздуха даже при низкой влажности. Устройство может производить до 3 литров воды в день и, по словам исследователей, в будущем технология станет еще эффективнее. Это значит, что в домах жителей засушливых районов в скором времени может появиться источник чистой воды на солнечной батарее, что поможет существенно повысить уровень жизни населения.

В атмосфере находится порядка 13 триллионов литров воды, что эквивалентно 10% от запаса всей пресной воды в озерах и реках нашей планеты. На протяжении многих лет исследователи разрабатывали технологии конденсации воды их воздуха, но большинство из них требует несоразмерно больших затрат электроэнергии, так что в странах с развивающейся экономикой они вряд ли окажутся востребованы большинством.

Чтобы найти универсальное решение, исследователи под руководством Омара Яги, химика из Калифорнийского университета в Беркли, обратились к семейству кристаллических порошков, называемых металлическими органическими каркасами или MOF. Яги разработал первые MOF-кристаллы, образующие объемные сети, около 20 лет назад. Основой для структуры этих сетей выступают атомы металлов, а липкие полимерные частицы соединяют ячейки вместе. Экспериментируя с органикой и неоганикой, химики могут создавать различные типы MOF и контролировать то, какие газы вступают с ними в реакцию и насколько прочно они удерживают те или иные вещества.

За последние два десятилетия химики синтезировали более 20 000 MOF, каждый из которых обладает уникальными свойствами захвата молекул. Например, Яги и другие недавно разработали MOF, который поглощает, а затем высвобождает метан, делая их своего рода бензобаками большой емкости для транспортных средств, работающих на природном газе.

В 2014 году Яги и его коллеги синтезировали MOF-860 на основе циркония, который превосходно поглощал воду даже в условиях низкой влажности. Это привело его к Эвелин Ванг, инженеру-механику Массачусетского технологического института в Кембридже, с которой он ранее работал над проектом использования MOF для кондиционирования воздуха в автомобиле.

Система, разработанная Ван и ее учениками, состоит из килограмма пылевидных кристаллов MOF, спрессованных в тонкий лист пористой меди. Этот лист помещается между светопоглотителем и пластиной конденсатора внутри камеры. Ночью камеру открывают, позволяя окружающему воздуху диффундировать через пористый MOF, в процессе чего молекулы воды, чтобы прилипать к ее внутренним поверхностям, собираются в группы по восемь штук и образуют крошечные кубические капельки. Утром камера закрывается, и солнечный свет проникает через окно сверху устройства, нагревая MOF и освобождая воду, что превращает капли в пар и транспортирует его к более холодному конденсатору. Разность температур, а также высокая влажность внутри камеры заставляют пар конденсироваться в виде жидкой воды, которая капает в коллектор. Установка работает настолько хорошо, что при непрерывном запуске она вытягивает 2,8 литра воды из воздуха в день, сообщает сегодня команда Berkeley и MIT.

Стоит отметить, что установке еще есть куда расти. Во‑первых, цирконий стоит 150 долларов за килограмм, что делает устройства для сбора воды слишком дорогими, чтобы его можно было массово производить и продавать за скромную сумму. Яги говорит, что его группа уже успешно спроектировала водосборный MOF, в котором цирконий заменен в 100 раз более дешевым алюминием. Это может сделать будущие водосборщики пригодными не только для утоления жажды людей в засушливых районах, но, возможно, даже для снабжения водой фермеров в пустыне.