界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物及制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物及制备方法与应用。本发明专利技术使用碳纤维和天丝制备三维立经织物，通过环境光

【技术实现步骤摘要】
界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光热转换材料
，尤其是指界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着人口快速增长和工业化发展加快，水资源匮乏已经成为备受关注的环境问题。水资源在全球的分布极不平衡，淡水资源约占全球水资源的3％，而海水占总资源的97％。目前反渗透、膜蒸馏和电渗透等技术已经投入工业化的生产使用，但高能耗高成本问题，并且在使用过程中产生的CO2会加剧温室效应。界面光热转换水蒸发是一种利用清洁免费的太阳能产生热量，用于蒸发海水并冷凝收集处理后的可饮用水的技术。通过将光热转换材料放置在气液界面，可集中利用热量用于水蒸发，系统能量转换利用的效率高。这种海水淡化技术避免了对煤、石油、天然气等化石能源的使用，对于低碳发展具有重要的意义。纤维材料具有性能多元化，成本低，灵活性好，规模化能力强等优势，被广泛运用于相关领域。由于海水淡化过程中，产生了大量盐分的累积，提升系统的拒盐耐用性和稳定性成为了核心攻关难点。
[0003]目前，传统的海水淡化技术功耗较大、设备复杂、便携性差，如渗透法、电渗析法和膜蒸馏法，其能耗比分别大约为3.6kW
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‑3、2.6kW
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‑3和2.6kW
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‑3。界面光热海水淡化技术通过将清洁和免费的太阳能转化为热量用于海水淡化和污水净化，无需消耗额外的化石能源供给能量。但相关海水淡化技术仍存在下列问题：1.目前大多数的界面光热海水淡化系统的水蒸发速率低于2kg
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‑1，效率仍需进一步提高。2.成本偏高，制备工艺复杂，仍不具有规模化生产的可行性。环境中存在的能量具有较高的利用价值，但目前常见的系统缺乏通过利用环境能量的高效捕获用于辅助提升蒸发速率。3.目前的系统中多集中于提升光热转换效率，缺少对于环境能量的额外高效利用，用于辅助提升蒸发效率。4.在海水淡化过程中，盐分的堵塞和累积是影响效率和耐用性的关键因素。
[0004]专利技术专利CN202210065319.7公开了一种界面光热水蒸发用碳材料单面涂层织物的制备和应用。该专利技术结合碳材料和纤维材料的多种优势，并通过优化制备工艺得到了负载均匀，结构性能稳定，循环稳定性高的界面光热水蒸发用碳材料单面涂层织物，制备工艺简单，成本低，易于规模化生产。但是此方法所制备的系统的效率较低，性能有待进一步提高。
[0005]专利技术专利CN202110117419.5公开了一种光热水蒸发碳纳米管水凝胶及其制备方法与应用。专利技术基于碳纳米管气凝胶的三维多孔结构，在多种水凝胶复合的辅助作用下引入纳米碳，从而实现调节内部水分子结构和形态，制备得到可以在高湿度环境中进行高效光热界面水蒸发的碳纳米管水凝胶，该水凝胶具有较高的光吸收能力和多级孔结构，具有较高的自蒸发速率。但是此方法中的制备工序繁琐，成本较高，设备精密性要求高，缺乏规模化生产可行性。
[0006]专利技术专利CN202210320710.7公开了一种仿蒸腾作用的光热水蒸发淡水收集器及
其制备方法。通过将光热涂层涂抹在金属导热层上，亲水织物通过导热双面胶粘贴在金属导热层背面制成光热水蒸发结构用于大规模的海水淡化和淡水收集。但是此方法中的制备方法中对于拒盐性的提升仍存在不足，耐用稳定性有待提高。

技术实现思路

[0007]为此解决上述技术问题，本专利技术提供了界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物。本专利技术使用碳纤维和天丝作为基材制备三维立经织物，通过环境光
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风综合捕获用于提升海水淡化效率。碳纤维用于光热转换，天丝用于水分供给，通过调整织造工艺改变织物的结构以调控性能。相比于平面碳纤维织物，立体结构增加了光吸收、蒸发面积和环境热能的额外捕获。利用织物的风洞结构，在施加风速的条件下，蒸发过程可以被快速促进。蒸发吸热降低了表面温度，可减少热量损失，并增加环境能量捕获。分离式的光热层和供水层设计避免了海水淡化过程中盐分堵塞的问题。系统在3.5m
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‑1风速下的水蒸发速率达到了5.15kg
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‑1，且在海水淡化过程中具有出色的耐用性和水洗稳定性。
[0008]本专利技术通过以下技术方案进行实现：
[0009]本专利技术第一个目的是提供界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物，包括光热层、供水层和风通道孔隙；所述风通道孔隙位于所述光热层和所述供水层之间；所述光热层和供水层通过垂直的供水层纤维连接。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述光热层的纤维选自碳纤维、石墨烯纤维和活性炭纤维中的一种或多种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述供水层的纤维选自天丝、棉纤维、醋酸纤维和毛纤维中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述风通道孔隙的直径为2mm
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10mm。
[0013]本专利技术第二个目的是提供界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物的制备方法，包括以下步骤：以预处理后的光热层纤维、预处理后的供水层纤维和立体芯柱作为捻子，采用三维经编方法织造，织造完成后抽出立体芯柱，形成风通道孔隙，得到所述界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述预处理后的光热层纤维和预处理后的供水层纤维通过以下方法制备得到：将光热层的纤维在40℃
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60℃的醇中超声搅拌1小时
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2小时，得到所述预处理后的光热层纤维；将供水层的纤维在40℃
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60℃的醇中超声搅拌1小时
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2小时，得到所述预处理后的供水层纤维。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述立体芯柱选自橡胶条、塑料棒和聚苯乙烯泡沫中的一种或多种。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述立体芯柱的直径为2mm
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10mm。
[0017]本专利技术第三个目的是提供所述界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物在海水淡化中的应用。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述立体经编间隔织物在气流速度不小于0.5m
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‑1的条件下进行。
[0019]本专利技术第四个目的是提供所述界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物在处理污水中的应用。
[0020]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0021]本专利技术所述的由碳纤维和天丝编织的三维多孔间隔织物可用于光
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热
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风的多能源综合收获。碳纤维被用作光热层，为蒸发产生热量，而天丝被用作储水层和水输送的供水层。多孔结构使空气流动对蒸发产生巨大的增益作用。蒸发吸热使得织物表面的温度降低，通过与三维结构的热梯度复合作用，使间隔织物利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物，其特征在于，包括光热层、供水层和风通道孔隙；所述风通道孔隙位于所述光热层和所述供水层之间；所述光热层和所述供水层通过垂直的供水层纤维连接。2.根据权利要求1所述的立体经编间隔织物，其特征在于，所述光热层的纤维选自碳纤维、石墨烯纤维和活性炭纤维中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的立体经编间隔织物，其特征在于，所述供水层的纤维选自天丝、棉纤维、醋酸纤维和毛纤维中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的立体经编间隔织物，其特征在于，所述风通道孔隙的直径为2mm
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10mm。5.界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以预处理后的光热层纤维、预处理后的供水层纤维和立体芯柱作为捻子，采用三维经编方法织造，织造完成后抽出立体芯柱，形成风通道孔隙，得到所述界面光热风水蒸发用立体经编间隔织物...

【专利技术属性】
技术研发人员：方剑，葛灿，许多，杜恒，刘英存，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：