高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用，该装置包括基体材料，基体材料的内部划分为双层结构，上层为光热材料层，下层为隔热供水材料层；光热材料层与隔热供水材料层中均包含亲水基材；隔热供水材料层还包含低导热系数的隔热纤维粉体。该装置的光热材料层引入高吸光性的光热粉体，提高光热转换效率；下层的隔热供水材料层引入低导热系数的隔热纤维粉体，在提高亲水性的同时建立隔热屏障，防止热量散失。本发明专利技术的光热材料层和隔热供水材料层均含有大量亲水基团，可促进装置内水分子的快速输送、盐离子的快速交换，提高装置处理浓盐水的效果的同时，实现抗盐结晶的目的，实际应用价值高。实际应用价值高。实际应用价值高。

【技术实现步骤摘要】
高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及浓盐水处理
，尤其涉及一种高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着人口增长、气候变化和水污染加剧，淡水供应不足的问题也日益显现。在海水淡化和污水处理领域，太阳能的光热效应已经被认为是生产清洁饮用水的一种理想的解决方案；相比传统的加热水沸腾制备蒸汽而言，新型的太阳能界面蒸汽产生技术具有更高的光热转化效率，且更加节约能源。然而，限制太阳能界面蒸发器的蒸发性能的因素仍然存在，例如蒸汽发生器内的水输送、蒸发界面处不可避免的热损失、蒸发过程中盐的严重累积、材料的成本以及蒸发器的制造和使用方便性等。一些研究者们为了克服上述限制，设计了多层级的蒸发装置，利用隔热层将水体与加热表面隔开，以达到更高的蒸发效率；但是，这种组装式的蒸发器存在制备工艺复杂且稳定性下降、供水量减少导致盐晶体产生等问题。
[0003]专利技术专利(公告号为CN 112897618 B)公开了一种能高效处理盐水和废水的三维光热转换材料及装置和方法，向光热转化装置的水容纳区域中加入待处理的盐水或废水，随后将光热转化装置置于光源下；盐水或废水通过吸水层与三维光热转换材料接触并以薄膜形式附着在三聚氰胺泡沫上，氧化石墨烯产生的热量迅速传递给周围的水分子，水分子迅速吸收热量并形成蒸汽，从三聚氰胺泡沫的孔道中蒸发并从溢出；蒸汽在遇到第一壳体常温的顶部时冷凝成液体，顺着第一壳体的内壁流至底部，实现盐水或废水的净化，得到纯净水。该方法材料光热转换率高，性能稳定性好，弹性好易裁剪，且制备流程简单；但是三维光热转换材料的蒸发界面的热损失较高，且该装置在应用时，废水或盐水只能置于水容纳区内，装置的处理效率低，无法进行大规模废水或盐水的处理；另外该装置不适用于浓盐水的处理，处理浓盐水时容易在三维光热转换材料表面形成盐结晶，影响装置的光热转换性能。
[0004]有鉴于此，有必要设计一种改进的高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用，通过设置光热材料层和隔热供水材料层的双层结构，在提高装置表面热量的同时促使热量局限化，避免热量散失至大体积水中导致损失；双层结构内部含有大量亲水基材，促进水分子的快速输送、盐离子的快速交换，提高装置处理浓盐水的效果的同时，实现抗盐结晶的目的。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种高效处理浓盐水的装置，所述装置包括基体材料，所述基体材料的内部划分为双层结构，上层为光热材料层，下层为隔热供水材料层；所述光热材料层与所述隔热供水材料层中均包含亲水基材；所述隔热供水材料层还包
含隔热纤维粉体，所述隔热纤维粉体的导热系数低于0.15W/mk。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述基体材料为间隔织物；所述基体材料的孔隙率为40％～80％，优选为70％～80％。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述光热材料层包含光热粉体；所述光热粉体包括碳纤维、炭黑、活性炭、石墨、碳化锆粉体中的一种或多种，所述光热粉体优选为碳纤维粉体。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述亲水基材包括羧基化纤维素纳米纤维、脂糖、甲基纤维素、透明质酸、明胶、壳聚糖、弹性蛋白样多肽中的一种或多种；所述亲水基材优选为羧基化纤维素纳米纤维。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述基体材料内部的双层结构中，下层的所述隔热供水材料层的厚度占所述基体材料厚度的1/2～3/4。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述隔热纤维粉体包括芳纶纤维、羊毛纤维、兔毛纤维、粘胶纤维、醋酯纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或多种。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述间隔织物为3D弹性纤维织物，所述3D弹性纤维织物为纤维经编鱼眼网状织物；所述纤维包括涤纶纤维、棉纤维、尼龙纤维、乙烯
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乙烯醇共聚纤维中的一种或多种。
[0013]一种上述任一项所述的高效处理浓盐水的装置的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1、将隔热纤维粉体与亲水基材的水分散液进行混合，并加入交联剂，搅拌均匀后，得到隔热供水材料溶液；所述隔热纤维粉体与所述亲水基材的水分散液的质量比为(1～10):(90～99)；
[0015]S2、将光热粉体与亲水基材的水分散液进行混合，并加入交联剂，搅拌均匀后，得到光热材料溶液；所述光热粉体与所述亲水基材的水分散液的质量比为(1～10):(90～99)；
[0016]S3、将步骤S1得到的所述隔热供水材料溶液填充至基体材料的下层，直至填充至距离所述基体材料底部的1/2～3/4处，在
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20～
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40℃下冷冻定型；再将步骤S2得到的所述光热材料溶液填充至所述基体材料的上层剩余部分，直至无空隙、顶部无所述基体材料显露，在
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20～
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40℃下冷冻定型；最后在冻干机中冻干8～12h，即得所述高效处理浓盐水的装置。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述亲水基材的水分散液的固含量不低于1％；所述交联剂的添加量为0.005～0.01mL/g的所述隔热供水材料溶液或所述光热材料溶液；所述交联剂包括戊二醛、甲醛、尿素、二元羧酸、二元醛、二元环氧化物中的一种。
[0018]一种上述任一项所述的高效处理浓盐水的装置的应用，所述高效处理浓盐水的装置用于处理10％～20％的浓盐水；在所述装置的隔热供水材料层的一侧设置漂浮材料层，用于支撑所述装置漂浮于待处理浓盐水的表面；所述漂浮材料层为多孔泡沫材料。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本专利技术的一种高效处理浓盐水的装置、制备方法及应用，该装置包括基体材料，基体材料的内部划分为双层结构，上层为光热材料层，下层为隔热供水材料层；光热材料层与隔热供水材料层中均包含亲水基材；隔热供水材料层还包含隔热纤维粉体，隔热纤维粉体的导热系数低于0.15W/mk。该装置具有独特的双层结构，上层的光热材料层引入具有高吸光性的光热粉体，可以提高光热转换效率；下层的隔热供水材料层引入具有低导热系数
的隔热纤维粉体，在提高亲水性的同时建立隔热屏障，防止热量散失。该装置通过双层结构的协同作用，在提高装置表面热量的同时促使热量局限化，避免热量散失至大体积水中，导致热量的损耗。
[0021]2、本专利技术的光热材料层和隔热供水材料层均含有大量亲水基团，使得该装置在用于浓盐水的界面蒸发时，水分子能够快速输送至光热材料层中，光热材料层中的光热粉体材料可以高效地将太阳能转换成热能，使水分快速蒸发导致光热材料层盐浓度高于隔热供水材料层，形成盐浓度梯度；又由于大量亲水羟基的存在，使得盐离子通过渗透作用快速交换，回流进内层大体积水中，以促使盐离子不断从光热材料层中转出，实现抗盐结晶的目的，可有效的避免盐分在装置表面产生结晶。
[0022]3、本专利技术在双层结构中以基体材料作为支撑，基体材料为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述装置包括基体材料，所述基体材料的内部划分为双层结构，上层为光热材料层，下层为隔热供水材料层；所述光热材料层与所述隔热供水材料层中均包含亲水基材；所述隔热供水材料层还包含隔热纤维粉体，所述隔热纤维粉体的导热系数低于0.15W/mk。2.根据权利要求1所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述基体材料为间隔织物；所述基体材料的孔隙率为40％～80％，优选为70％～80％。3.根据权利要求1所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述光热材料层包含光热粉体；所述光热粉体包括碳纤维、炭黑、活性炭、石墨、碳化锆粉体中的一种或多种，所述光热粉体优选为碳纤维。4.根据权利要求1所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述亲水基材包括羧基化纤维素纳米纤维、脂糖、甲基纤维素、透明质酸、明胶、壳聚糖、弹性蛋白样多肽中的一种或多种；所述亲水基材优选为羧基化纤维素纳米纤维。5.根据权利要求1所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述基体材料内部的双层结构中，下层的所述隔热供水材料层的厚度占所述基体材料厚度的1/2～3/4。6.根据权利要求1所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述隔热纤维粉体包括芳纶纤维、羊毛纤维、兔毛纤维、粘胶纤维、醋酯纤维、聚酰亚胺纤维中的一种或多种。7.根据权利要求2所述的高效处理浓盐水的装置，其特征在于，所述间隔织物为3D弹性纤维织物，所述3D弹性纤维织物为纤维经编鱼眼网状织物；所述纤维包括涤纶纤维、棉纤维、尼龙纤维、乙烯
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乙烯醇共聚纤维中的一种或多种。8.一种权利要求1～7中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖杏芳，潘露琪，张骞，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：