本发明专利技术涉及一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置，包括上水槽(1)、下水槽(2)和亲水性光热转换材料(5)。本发明专利技术不需外力被污染的海水就可自发自上而下流下，通过悬挂式的亲水性光热转换材料实现了海水淡化和去除污染物的双功能一体化应用，降低了成本，节省了时间，装置简单且避免固体盐的结晶收集了可直接饮用的淡水，同时，可通过调节高度差，间接调节了去污的速率和海水蒸发速率，具有良好的市场应用前景。的市场应用前景。的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置
[0001]本专利技术属于海水净化领域，特别涉及一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置。
技术介绍
[0002]随着人类社会的发展，水资源日益短缺。海水覆盖了地球表面积的75％，是地球上最丰富的自然资源之一。因此，淡化海水是解决淡水短缺问题的最有效方法之一。淡化方法包括电渗析、反渗透、多效蒸馏、多级闪蒸、低温蒸馏、太阳能等。传统的淡化技术存在能耗高、不可再生、有污染等缺点限制了海水淡化技术进一步的发展。近年来，太阳能作为可再生能源因储存丰富无污染等优点引起了广泛关注。研究者已成功制备出高效光热转化膜漂浮在水
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气界上增加了太阳光驱动海水蒸发的速率。但随着蒸发过程的进行，水不断被蒸发掉，盐/溶质被留在蒸发位置，最终结晶出的盐颗粒屏蔽了太阳光辐射，阻塞了内部供水和蒸汽扩散通道，从而降低了蒸发能力。因此，许多抗析盐的方法和装置被相继报道进一步提高了蒸发效果。但随着经济的发展海水污染严重，淡化出来的淡水不能直接供人类饮用，因此还需要再投入资金进行进一步净化，装置比较繁琐，浪费时间和投资成本。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置，该装置可实现被污染海水的高效蒸发和去污，降低成本，避免固体盐的结晶，收集干净安全的可食用淡水。
[0004]本专利技术提供了一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置，包括上水槽、下水槽和亲水性光热转换材料；所述上水槽与下水槽存在高度差；所述亲水性光热转换材料两端分别悬挂于上水槽、下水槽边缘，且所述高度差使得亲水性光热转换材料保持拉伸平坦状态。
[0005]所述亲水性光热转换材料包括亲水性织物基底和光热转换材料或者为具有强度和韧性的亲水性光热转换材料。
[0006]所述亲水性织物基底为天然纤维、再生纤维素纤维和化学纤维中的至少一种制成的针织织物、机织织物或非织物。
[0007]所述天然纤维为棉、麻、丝、毛或者纸浆，所述再生纤维素纤维为Lyocell纤维、Modal纤维、竹纤维、甲壳素纤维或者铜氨纤维，所述化学纤维为涤纶、氨纶、腈纶、锦纶、维纶或者丙纶。
[0008]所述非织物为无纺布。
[0009]所述光热转换材料为金属纳米颗粒、碳纳米材料、有机光热材料和半导体光热纳米材料中的至少一种。
[0010]所述金属纳米颗粒为金纳米颗粒、钯纳米颗粒、铂纳米颗粒或者铝纳米颗粒；所述碳纳米材料为碳黑、碳粉、多孔碳、碳纳米管、石墨烯或者富勒烯；所述有机光热材料为聚吡
咯、聚噻吩、聚苯胺、聚多巴胺、吲哚菁绿或者普鲁士蓝；所述半导体光热纳米材料为硫化铜、硒化铜、硫化铋、硒化铋、硫化钨、氧化钨、二氧化钛、三氧化二钛、硫化铁或者硫化钼。
[0011]所述光热转换材料的状态为气凝胶、水凝胶或泡沫。
[0012]所述亲水性光热转换材料还包括半导体光催化剂，包括二氧化钛、C3N4、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉中的至少一种。
[0013]所述上水槽用于存放被污染的海水，所述下水槽用于存放洁净浓盐水。
[0014]所述上水槽通过置于支架之上实现与下水槽之间的高度差；所述高度差可调节。
[0015]所述装置为一个单元或多个单元形成的系统。
[0016]所述多个单元指增加上下水槽和亲水型光热转换材料的个数。
[0017]本专利技术提供了一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置的应用。
[0018]本专利技术上水槽中被污染的海水首先被吸收到亲水性光热转换材料中，一方面，亲水性光热转换材料吸收太阳光产生热量进行水蒸发，另一方面，吸收太阳光进行光降解污染物，最终剩余的洁净浓盐水渗入下水槽中。本专利技术不需外力被污染的海水就可自发自上而下流下，实现了海水淡化和去除污染物的双功能一体化应用，降低了成本，节省了时间，装置简单且避免固体盐的结晶，收集了可直接饮用的淡水，同时，可通过调节高度差，间接调节了去污的速率和海水蒸发速率。
[0019]所述污染物可以是有机污染物如罗丹明B等，也可以是无机物如重金属等。
[0020]有益效果
[0021](1)相比漂浮模型用于海水蒸发和降解污染物装置，本专利技术能够避免热量向海水内部的纵向流失，提高了海水蒸发效率；且悬挂式装置较水平装置可最大程度地吸收太阳能，从而使自身温度升温更快更高，用来蒸发海水和降解有机物(如图3所示)，悬挂的亲水性光热转化材料的两个表面充分与空气接触，提高太阳能蒸发效率，同时，避免了固体盐的结晶对蒸发速率产生不利影响。
[0022](2)本专利技术上下水槽和亲水性光热转换材料的个数可调节，可保持上下水槽的高度差不变，设计成多级净化淡化系统，获得不同浓度和净化程度的盐水，通过改变亲水性光热转化材料的组分，设计成淡化和净化同时进行的一体化系统，也可先净化后淡化或者先淡化后净化的一体化系统。
[0023](3)本专利技术上下水槽的高度差可调节。因此，可通过改变高度差调节被污染物的流速，获得不同浓度和净化程度的盐水，用于海水制盐工艺。
[0024](4)本专利技术利用太阳能一方面将光能转换成热能进行海水蒸发，一方面刺激光催化剂降解污染物净化淡水，充分利用了太阳能源，节约了成本，工艺简单易操作。
[0025](5)本专利技术利用自身重力使被污染的海水自上槽流入下槽，不需外力，节约了能源，减少了能源的浪费。将太阳光转换成热能，对海水进行加热蒸发，可得到安全可饮用的淡水，节能环保，降低成本。
附图说明
[0026]图1为本专利技术装置的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术多级装置的结构示意图；
[0028]图3为C/C3N4气凝胶光热织物分别在悬挂状态和漂浮状态下在1倍模拟太阳光下的
升温对比图；
[0029]图4为织物(a、b)和C/C3N4气凝胶光热织物(c、d)的SEM图片；
[0030]图5为C/C3N4气凝胶光热织物悬挂状态下在太阳模拟器(1kw
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‑2，3kw
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‑2)照射下升温情况；
[0031]图6为C/C3N4气凝胶光热织物水蒸发光降解污染物实验中在太阳模拟器(1kw
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‑2)照射下累计蒸汽产生量；
[0032]图7为C/C3N4气凝胶水蒸发光降解污染物实验中，在1倍太阳光照射下该样品对有机物罗丹明B的降解率；
[0033]图8为木质/C3N4气凝胶光热织物水蒸发光降解污染物实验中在太阳模拟器(1kw
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‑2)照射下累计蒸汽产生量；
[0034]图9为木质/C3N4气凝胶水蒸发光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种悬挂式太阳能海水淡化及降解污染物一体化装置，其特征在于：包括上水槽(1)、下水槽(2)和亲水性光热转换材料(5)；所述上水槽(1)与下水槽(2)存在高度差；所述亲水性光热转换材料(5)两端分别悬挂于上水槽(1)、下水槽(2)边缘，且所述高度差使得亲水性光热转换材料(5)保持拉伸平坦状态。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述亲水性光热转换材料(5)包括亲水性织物基底和光热转换材料或者为具有强度和韧性的亲水性光热转换材料。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述亲水性织物基底为天然纤维、再生纤维素纤维和化学纤维中的至少一种制成的针织织物、机织织物或非织物。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述光热转换材料为金属纳米颗粒、碳纳米材...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟茹茹，陈志钢，邹黎明，刘子潇，朱波，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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