一种海水蒸发淡化材料的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术公开了一种海水蒸发淡化材料的制备方法及其产品和应用，属于海水淡化技术领域；所述的制备方法包括：(1)将天然沙子颗粒浸渍到碱性刻蚀溶液中，烘干，得到处理后的沙子颗粒A；(2)将沙子颗粒A浸渍于粘合剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒B；(3)将沙子颗粒B浸渍于氧化剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒C；(4)将沙子颗粒C浸渍于光热转换剂中，烘干，得到海水蒸发淡化材料。本发明专利技术中所制备的海水淡化蒸发材料的蒸发量不小于1.0Kg/m

Preparation method, product and application of a material for seawater evaporation and desalination

【技术实现步骤摘要】
一种海水蒸发淡化材料的制备方法及其产品和应用
本专利技术涉及海水淡化
，具体涉及一种聚集自成孔的海水蒸发淡化材料的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
海水淡化技术经过不断的发展，已逐渐成为解决海岛淡水资源短缺的重要途径之一，当前海水淡化的技术主要有反渗透、电渗析、多级闪蒸、蒸馏、冻结以及离子交换等，但是以上这些方法不免需要额外的能量供给以满足生产的需要，从经济效益方面考虑，严重制约其进一步发展，最近，利用可再生的太阳能作为驱动力的海水淡化技术不断发展，该技术首先通过光热材料将太阳光的能量转化为热能，然后加热材料-空气界面处所被吸附的水，从而得到纯化的水蒸气。公开号为CN104941461A公开了一种海水淡化用纳滤膜及其制备方法，其结构包括无纺布层、聚砜多孔支撑层、超薄多孔过渡层和聚酰胺交联网络脱盐层；在聚砜多孔支撑层和聚酰胺交联网络脱盐层之间具有厚度为5～10微米的超薄多孔过渡层；还涉及纳滤膜的制备方法，包括聚砜多孔支撑层的制备、超薄多孔过渡层的制备、聚酰胺交联网络脱盐层的制备步骤。公开号为CN107812452A公开了一种海水淡化膜及其制备方法，包括以下步骤：A、制备成膜剂：取丁二烯苯乙烯共聚物溶解于溶剂中，静置至形成透明胶状物，所述透明胶状物为成膜剂；B、取溶剂，高速搅拌，将物料投入至所述溶剂中，高速分散；所述物料为：纳米级二氧化锰；碳纳米管；纳米级导电黑粒；C、将步骤A得到的成膜剂投入所述步骤B中，高速分离20～40分钟，得到纳米混合物；D、将步骤C的纳米混合物涂布于骨架上，通风，干燥，得到海水淡化膜；其中，上述的溶剂为苯类、酮类、酯类、醚类中任意一种；该制备方法中成分复杂，制备过程繁琐，并且使用的有机溶剂依旧会产生二次水体污染的问题。公开号为CN108018641A公开了一种三维中空结构电热蒸发织物，其包括电热蒸发层、漂浮层，两者之间存在间隙且通过间隔纱结合为一体，设有间隔纱的间隙构成隔热导水层；电热蒸发层由电热蒸发层纬纱、电热蒸发层经纱构成，漂浮层由漂浮层经纱、漂浮层纬纱构成。公开号为CN108035050A公开了一种三维多层填充电热蒸发织物、制备方法及应用。所述织物包括依次复合的电热蒸发层、漂浮隔热层、吸水层，三者通过捆绑纱相互交织结合为一体。制备方法为：按照纱线的选择方案排布各层经纱和捆绑纱；引入各层纬纱；引入漂浮嵌入材料；捆绑纱相互交织，将各层织造成一体，将所述电热蒸发层中的电热纤维的两端连接电极，利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层中的水分加热蒸发。公开号为CN108035051A公开了一种线圈结构多层中空电热蒸发织物，其特征在于，由蒸发层、电热层、隔热导水层及漂浮层组成，蒸发层、电热层、隔热导水层及漂浮层通过不同的功能纤维织造成为一个整体。公开号为CN108166126A公开了一种三维结构电热蒸发织物及其制备方法，所述织物包括依次复合的电热蒸发层、漂浮隔热层、吸水层，三者通过捆绑纱结合为一体；制备方法为：按照纱线的选择方案排布经纱；引入各层纬纱；捆绑纱相互交织将各层经纬纱织造成一体；步进电机卷取；经过多次循环后下机，将电热蒸发层中电热纤维的两端连接电极，利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层的水分加热蒸发。公开号为CN108035036A公开了一种三维多层中空结构电热蒸发织物，所述织物包括依次复合的蒸发层、电热层、隔热导水层及漂浮层，四者通过间隔纱结合为一体，制备方法为：开动引纬装置，引入各层纬纱；单组综框运动带动各层经纱同步交织，实现蒸发层、电热层、隔热导水层和漂浮层的织造；放入高度为间隔片，双组综框运动带动间隔纱相互交织，构成间隔层；打纬，并通过步进电机卷取，即获得三维多层结构电热蒸发织物，将电热层中电热纤维的两端连接电极，利用电热纤维产生的热量将蒸发层加热，使水分蒸发。公开号为CN108018642A公布了一种线圈结构多层填充电热蒸发织物、制造方法，其特征在于，由蒸发层、电热层、漂浮隔热层及吸水层组成，蒸发层、电热层、漂浮隔热层及吸水层通过不同的功能纤维和材料织造成为一个整体。上述专利技术主要采用对膜材料、织物材料等多孔材料进行修饰改性，原材料制备过程复杂，成本高，在其技术方案中并未考虑到实际应用中对使用环境的耐久性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种海水蒸发淡化材料的制备方法及其产品和应用；该制备方法中通过调控聚合物材料的种类和聚合时间，实现聚合物材料对天然沙子颗粒的包覆，得到海水蒸发淡化材料；所述海水蒸发淡化材料具有耐候性好、排盐性强等特点，可以在极端环境(高盐、强酸环境)中长时间工作，为目前海水淡化材料面临的严峻问题提供技术解决途径。一种海水蒸发淡化材料的制备方法，包括：步骤(1)，将天然沙子颗粒浸渍于碱性刻蚀溶液中，烘干，得到处理后的沙子颗粒A。所述的天然沙子颗粒为海沙、河沙、沙漠沙和碎岩石颗粒中的一种或几种；由于海沙来源性广，颗粒大小适中，易于与聚合物材料复合并且价格低廉，优选的，所述天然沙子颗粒为海沙。进一步优选，所述天然沙子颗粒直径为10-2000μm，粗糙度为1％-6％。所述碱性刻蚀溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的水溶液；由于氢氧化钠具有碱性强且成本低，优选的，所述碱性刻蚀溶液为氢氧化钠水溶液；通过对沙子颗粒的刻蚀，使得沙子颗粒的比表面积增大，使得沙子颗粒与粘合剂结合的面积增大，且不易脱落。为了使沙子颗粒表面的刻蚀孔径的更加均匀，粘合剂的负载量更多，进一步优选，所述碱性刻蚀剂的浓度为20-30mg/mL；所述浸渍时间为0.2-0.5h。优选的，所述烘干的温度为60-100℃，时间为0.5-1h。步骤(2)，将沙子颗粒A浸渍于粘合剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒B。所述的粘合剂为聚多巴胺及其共聚物；优选的，所述的聚多巴胺及其共聚物；所述的聚多巴胺及其共聚物中的共聚物为聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙三醇、聚苯甲酸、聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯等极性高分子中的一种。由于聚多巴胺及其共聚物具有丰富的羟基和苯环等官能团，能和沙子及具有光热转换作用的聚合物之间形成氢键及π-π共轭相互作用，形成一个较为稳定的结构，因为在使用过程中，材料需要长时间的浸泡在水中，因此一个稳定的结构是保持其性能稳定的关键。由于聚多巴胺及其共聚物的分子量过小，分子链短，分子间作用力弱，粘合作用弱；分子量过大，单个分子链间会产生缠结，因而会降低聚多巴胺及其共聚物的粘合作用，进一步优选，所述聚多巴胺及其共聚物的分子量为5000-50000。所述浸渍的时间为8-12h，温度为10-40℃。所述烘干的温度为20-45℃，时间为1-5h。步骤(3)，将沙子颗粒B浸渍于氧化剂中，浸泡，取出烘干，得到处理后的沙子颗粒C。由于沙子颗粒B的粘合作用，可吸附氧化剂，从而引发后续的氧化聚合，使得具有光热转换性能的聚合物与沙子颗粒牢固结合，所述氧化剂为次氯酸、高锰酸钾、双氧水或氯化铁的水溶液；由于氯化铁具有环保无毒特征且价格低廉，优选的，氧化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海水蒸发淡化材料的制备方法，其特征在于，包括：/n(1)将天然沙子颗粒浸渍到碱性刻蚀溶液中，烘干，得到处理后的沙子颗粒A；/n(2)将沙子颗粒A浸渍于粘合剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒B；/n(3)将沙子颗粒B浸渍于氧化剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒C；/n(4)将沙子颗粒C浸渍于具有光热转换性能的聚合物溶液中，烘干，得到自聚成孔的海水蒸发淡化材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种海水蒸发淡化材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将天然沙子颗粒浸渍到碱性刻蚀溶液中，烘干，得到处理后的沙子颗粒A；
(2)将沙子颗粒A浸渍于粘合剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒B；
(3)将沙子颗粒B浸渍于氧化剂中，烘干，得到处理后的沙子颗粒C；
(4)将沙子颗粒C浸渍于具有光热转换性能的聚合物溶液中，烘干，得到自聚成孔的海水蒸发淡化材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述天然沙子颗粒直径为10-2000μm，粗糙度为1％-6％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性刻蚀溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙的水溶液。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘合剂为聚多巴胺及其共聚物。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，倪锋，肖鹏，谷金翠，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33