基于薄膜材料的海水淡化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于薄膜材料的海水淡化装置，包括：石墨烯光热膜；所述石墨烯光热膜具有双层结构，表层为三维多孔的石墨烯层，与所述支撑结构相接触的底层为二维层状结构的氧化石墨烯层；支撑结构，用于支撑所述石墨烯光热膜并使海水与所述石墨烯光热膜的底层接触；海水容器，海水注入装置；透光的蒸汽收集装置，用于冷凝收集产生的水蒸气；淡水收集装置，用于收集所述透光的蒸汽收集装置汇入的淡水。本实用新型专利技术中的装置利用具有两层结构的石墨烯光热膜来利用太阳能蒸发海水实现淡化，同时，通过海水容器和支撑结构的设置有效控制海水的量，尽量减少石墨烯光热膜内的热量损失，提高了太阳能

【技术实现步骤摘要】
基于薄膜材料的海水淡化装置


[0001]本技术属于海水淡化
，尤其涉及一种基于薄膜材料的海水淡化装置。

技术介绍

[0002]清洁水资源是促进公共卫生和社会发展的最重要资源之一。然而，随着人类文明的进步，清洁的水资源被大量消耗和污染。水资源短缺是全球面临的共同问题。由于陆地上可利用的淡水湖、地下水和河流的水量不到地球总水量的1％，而海洋约占地球总水量的96.53％，对资源丰富的海水加以开发和利用，使之变成淡水，一直是多国探索的方向，海水淡化则成为沙特阿拉伯、以色列等内陆国家淡水的重要来源，伴随着全球气候变化、人口增长、材料科学的进步等因素，海水淡化利用将在人类发展中扮演更加重要的角色。在我国海水淡化作为有效替代天然淡水的途径，日趋经济合理，成为我国的发展重点之一。
[0003]目前比较常用的海水淡化技术主要采用两种方法淡化海水，即反渗透法和蒸馏法。反渗透膜法适用面广，且脱盐率高，因此被广泛使用。反渗透方法必须使用特种高压泵增压，使海水进入反渗透膜，因此，其需要巨大的能量消耗不利于环境保护。同时，由于海水含盐量高，海水反渗透膜必须具有高脱盐率，耐腐蚀、耐高压、抗污染等特点，使其成本高。同时由于长时间操作在高压的环境中，其容易破损降低产水质量，同时需要定期更换，提高运行成本。相比之下，蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法，其特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高，蒸馏法主要被用于特大型海水淡化处理上及热能丰富的地方。与膜法海水淡化技术(包括渗透和反渗透法)相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。传统蒸馏法需要使用传统热源，如电炉、热板、电热丝等加热海水，需要大量能耗。为了进一步提高蒸馏法的能量效率，基于太阳能的蒸馏法已经被提出，通过使用太阳能加热海水，其能量效率能被大幅提高。然而，由于海水对于太阳的吸收很低，直接使用阳光照射海水的方法对于太阳光的使用效率极低，低于35％。因此，目前仍然缺乏以高效节能的方式处理海水，实现脱盐的方法。

技术实现思路

[0004]基于此，本技术的目的在于提供一种基于薄膜材料的海水淡化装置，本技术中的装置具有94.5％的太阳能
‑
水蒸气的转化效率，并且海水淡化性能稳定。
[0005]本技术提供一种基于薄膜材料的海水淡化装置，包括：
[0006]石墨烯光热膜；所述石墨烯光热膜具有双层结构，表层为三维多孔的石墨烯层，与所述支撑结构相接触的底层为二维层状结构的氧化石墨烯层；
[0007]支撑结构，用于支撑所述石墨烯光热膜并使海水与所述石墨烯光热膜的底层接触；
[0008]海水容器，用于容纳海水；
[0009]海水注入装置，用于向海水容器中补充注入海水；
[0010]透光的蒸汽收集装置，设置于所述石墨烯光热膜上方，用于冷凝收集产生的水蒸气；
[0011]淡水收集装置，用于收集所述透光的蒸汽收集装置汇入的淡水。
[0012]优选的，所述石墨烯光热膜表层与底层的厚度比为100:1～1:1。
[0013]优选的，所述支撑结构为硬质多孔支撑体，所述硬质多孔支撑体用于支撑所述石墨烯光热膜以及将海水容器中的海水传输至氧化石墨烯层或者衬底。
[0014]优选的，所述海水容器为壳体，包括海水储存室和用于放置硬质多孔支撑体的凹槽。
[0015]优选的，所述海水储存室设置有进水孔洞，用于使海水与所述硬质多孔支撑体相接触。
[0016]优选的，所述海水容器为敞口凹槽，所述支撑结构为所述凹槽内壁沿周向设置的环形凸起平台。
[0017]优选的，所述海水容器为薄层海水容器。
[0018]优选的，所述透光的蒸汽收集装置为半球形或锥形的罩体。
[0019]优选的，所述石墨烯光热膜还包括多孔隔热衬底，与石墨烯光热膜的底层相接触；
[0020]所述衬底的厚度为50μm～500μm。
[0021]优选的，所述多孔隔热衬底为聚醚砜树脂多孔膜。
[0022]本技术提供了一种基于薄膜材料的海水淡化装置，包括：石墨烯光热膜；所述石墨烯光热膜具有双层结构，表层为三维多孔的石墨烯层，与所述支撑结构相接触的底层为二维层状结构的氧化石墨烯层；支撑结构，用于支撑所述石墨烯光热膜并使海水与所述石墨烯光热膜的底层接触；海水容器，用于容纳海水；海水注入装置，用于向海水容器中补充注入海水；透光的蒸汽收集装置，用于冷凝收集产生的水蒸气；淡水收集装置，用于收集所述透光的蒸汽收集装置汇入的淡水。本技术中的装置利用具有两层结构的石墨烯光热膜来利用太阳能蒸发海水实现淡化，同时，通过海水容器和支撑结构的设置有效控制海水的量，尽量减少石墨烯光热膜内的热量损失，提高了太阳能
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水蒸气的转化效率。实验结果表明，在一个阳光强度的照射下，本技术中的海水淡化装置具有94.5％的高的太阳能
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水蒸气的转化效率，并且海水淡化性能稳定，在连续脱盐72小时后，均可保持约1.8～2.054kg
·
m
‑2·
h
‑1。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本技术中独立式无衬底的石墨烯光热膜的结构示意图；
[0025]图2为本技术中具有多孔隔热衬底的石墨烯光热膜的结构示意图；
[0026]图1～2中，1
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1为三维多孔的石墨烯层，1
‑
2为二维层状结构的氧化石墨烯层，1
‑
3为多孔隔热衬底；
[0027]图3为本技术一个实施例中基于薄膜材料的海水淡化装置的结构示意图；
[0028]图3中，1为石墨烯光热膜，2为多孔隔热衬底，3为硬质多孔支撑体，4为海水容器，5为进水孔洞，6为海水；
[0029]图4为本技术另一个实施例中基于薄膜材料的海水淡化装置的结构示意图；
[0030]图4中，4
‑
2为海水淡化装置的立体结构示意图，4
‑
1为海水淡化装置的石墨烯光热膜的局部放大图；4
‑
3为海水淡化装置的俯视图，4
‑
4为海水淡化装置的侧剖面结构示意图，4
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5为海水淡化装置的体积说明；4
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4中，a为石墨烯光热膜，b为海水容器，c为透明的蒸汽收集装置，d为海水注入装置，e为淡水收集装置。
具体实施方式
[0031]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于薄膜材料的海水淡化装置，包括：石墨烯光热膜；所述石墨烯光热膜具有双层结构，表层为三维多孔的石墨烯层，与支撑结构相接触的底层为二维层状结构的氧化石墨烯层；支撑结构，用于支撑所述石墨烯光热膜并使海水与所述石墨烯光热膜的底层接触；海水容器，用于容纳海水；海水注入装置，用于向海水容器中补充注入海水；透光的蒸汽收集装置，设置于所述石墨烯光热膜上方，用于冷凝收集产生的水蒸气；淡水收集装置，用于收集所述透光的蒸汽收集装置汇入的淡水。2.根据权利要求1所述的基于薄膜材料的海水淡化装置，其特征在于，所述石墨烯光热膜表层与底层的厚度比为100:1～1:1。3.根据权利要求1所述的基于薄膜材料的海水淡化装置，其特征在于，所述支撑结构为硬质多孔支撑体，所述硬质多孔支撑体用于支撑所述石墨烯光热膜以及将海水容器中的海水传输至氧化石墨烯层或者衬底。4.根据权利要求3所述的基于薄膜材料的海水淡化装置，其特征在于，所述海水容...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宝华，林瀚，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：