太阳能蒸发器及其制备方法技术

本申请涉及太阳能的水蒸发系统技术领域，提供了一种太阳能蒸发器及其制备方法，包括第一水槽、第二水槽以及光热转换织物，第一水槽和第二水槽的高度不同，光热转换织物包括层叠的亲水性织物层和疏水性织物层，亲水性织物层包括依次连接的第一区段、第二区段和第三区段，第一区段远离第二区段的末端置于第一水槽内，第三区段远离第二区段的末端置于第二水槽内，第二区段倾斜悬空在第一水槽和第二水槽之间，疏水性织物层贴合在第二区段的上表面。本申请提供的太阳能蒸发器由于亲水/疏水双层织物倾斜悬空在第一水槽和第二水槽之间，能将太阳能蒸发器的蒸发界面内部的静态水流转化为动态水流，具有高效、稳定的水蒸发速率和优异的抗积盐性能。的抗积盐性能。的抗积盐性能。

【技术实现步骤摘要】
太阳能蒸发器及其制备方法


[0001]本申请属于太阳能的水蒸发系统
，尤其涉及一种太阳能蒸发器及其制备方法。

技术介绍

[0002]染料、农药、医药和化妆品等工业废水的含盐量达到3
‑
10％，这类废水被称为行业中的高盐废水，是一种非常难处理的废水。传统的高浓度含盐废水的处理主要采用蒸馏脱盐法处理和膜法。蒸馏脱盐法是通过把含盐废水加热使其沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法有多效蒸发法、多级闪蒸法、压气蒸馏法、膜蒸馏法等，这些蒸馏脱盐法虽然结构简单、容易操作、所得淡水水质好，但是蒸发脱盐过程需要消耗大量的热量，导致耗电量大、运行成本高。膜法处理高盐废水，虽然其脱盐率可达到95％以上，但是在含盐废水的含盐量过高时容易降低膜的使用寿命，并且设备昂贵、易堵、易污染。
[0003]与上述方法相比，太阳能作为一种绿色环保的可持续能源，利用光热转换材料将太阳能转化为热能，使其将液态水转化为水蒸汽的太阳能驱动界面蒸发技术具有巨大的潜力。然而，现有的太阳能蒸发器在脱盐纯化过程中，由于蒸汽的快速产生而导致局部盐水浓度显著增加，容易使盐在装置表面结晶造成盐积累，最终导致蒸发性能显著下降。
[0004]因此，有必要开发一种能够抑制盐积累，并且能稳定高效处理高浓度盐水的太阳能蒸发器。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种太阳能蒸发器及其制备方法，旨在解决现有的太阳能蒸发器存在盐积累和不能稳定高效处理高浓度盐水的问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种太阳能蒸发器，包括第一水槽、第二水槽以及光热转换织物，第一水槽和第二水槽的高度不同，光热转换织物包括层叠的亲水性织物层和疏水性织物层，亲水性织物层包括依次连接的第一区段、第二区段和第三区段，第一区段远离第二区段的末端置于第一水槽内，第三区段远离第二区段的末端置于第二水槽内，第二区段倾斜悬空在第一水槽和第二水槽之间，疏水性织物层贴合在第二区段的上表面。
[0008]第二方面，本申请提供一种太阳能蒸发器的制备方法，包括以下步骤：
[0009]提供光热转换织物的亲水性织物层和疏水性织物层；
[0010]将亲水性织物层中的第一区段和第三区段的末端分别置于第一水槽和第二水槽内，并使第二区段悬空且相对水平面倾斜，然后将疏水性织物层贴合于第二区段的上表面，得到太阳能蒸发器。
[0011]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0012]本申请第一方面提供的太阳能蒸发器，包含高度不同的第一水槽和第二水槽，以及光热转换织物，光热转换织物包括层叠的亲水性织物层和疏水性织物层，疏水性织物层
的第一区段远离第二区段的末端置于第一水槽内，第三区段远离第二区段的末端置于第二水槽内，这样可以让亲水性织物层的末端浸泡在高水槽的盐溶液中，另一末端置于低水槽中，通过亲水性和毛细血管效应，可以将水溶液导入亲水性织物层中，保障水蒸发过程中的水分供应；疏水性织物层贴合在亲水性织物的第二区段上表面，也即是形成了底层为亲水性织物层和顶层为疏水性织物层的亲水/疏水双层的光热转换织物，由此顶层呈现疏水性，可以阻隔盐水浸润并且降低光反射，极大提高对太阳光的吸收，提高能量利用率；亲水性织物层的第二区段倾斜悬空在第一水槽和第二水槽之间，这样可以让亲水/疏水双层的光热转换织物形成斜坡式悬空结构，能将太阳能蒸发器的蒸发界面内部的静态水流转化为动态水流，不仅具有高效、稳定的水蒸发速率和优异的抗积盐性能，而且使用过程中无需动力，能耗低，经济适用，容易推广。
[0013]本申请第二方面提供的太阳能蒸发器的制备方法，通过将亲水性织物层中的第一区段和第三区段的末端分别置于第一水槽和第二水槽内，并使第二区段悬空且相对水平面倾斜，然后将疏水性织物层贴合于第二区段的上表面，从而使亲水性织物层和疏水性织物层构成亲水/疏水双层的光热转换织物，并形成斜坡式悬空结构，因此制得的太阳能蒸发器可以将蒸发界面内部的静态水流转化为动态水流，不仅具有高效、稳定的水蒸发速率，而且具有优异的抗积盐性能。另外，该制备方法简单，原料价格低廉。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本申请实施例提供的太阳能蒸发器的结构示意图；
[0016]图2是本申请实施例提供的太阳能蒸发器的实物图；
[0017]图3是本申请实施例提供的太阳能蒸发器的工作原理图；
[0018]图4是本申请实施例1提供的太阳能蒸发器的抗积盐策略图；
[0019]图5是本申请实施例1提供的原始织物的SEM图；
[0020]图6是本申请实施例1提供的聚吡咯包覆的织物的SEM图；
[0021]图7是本申请实施例1提供的聚吡咯包覆的织物中的C、O、N元素的分布图；
[0022]图8是本申请实施例1提供的聚吡咯包覆的织物的Raman光谱；
[0023]图9是本申请实施例1提供的亲水性织物层和疏水性织物层的XPS总谱；
[0024]图10是本申请实施例1提供的原始织物、亲水性织物层和疏水性织物层的UV
‑
Vis
‑
NIR吸收光谱；
[0025]图11是本申请实施例1提供的原始织物、亲水性织物层和疏水性织物层的UV
‑
Vis
‑
NIR反射光谱；
[0026]图12是水滴在本申请实施例1提供的疏水性织物层上自然挥发过程中的接触角；
[0027]图13是不同浓度盐水滴在本申请实施例1提供的疏水性织物层上的接触角；
[0028]图14是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物表面温度随光照时间的变化；
[0029]图15是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物在光
‑
暗循环下织物的表面温度
变化；
[0030]图16是本申请实施例1提供的亲水性织物的稳态红外热成像图；
[0031]图17是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物在单/双面蒸发模式下织物表面温度随光照时间变化；
[0032]图18是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物的向光/背光面温差变化量；
[0033]图19是本申请实施例1提供的亲水性织物层、亲水/疏水双层织物在单面蒸发模式下的水质量损失；
[0034]图20是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物在单面/双面蒸发模式下的水质量损失；
[0035]图21是本申请实施例1提供的亲水/疏水双层织物在光照/暗环境下的水质量损失；
[0036]图22是本申请实施例1提供的太阳能蒸发器在3个太阳光强下照射，织物产生可见蒸汽图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能蒸发器，其特征在于，包括第一水槽、第二水槽以及光热转换织物，所述第一水槽和所述第二水槽的高度不同，所述光热转换织物包括层叠的亲水性织物层和疏水性织物层，所述亲水性织物层包括依次连接的第一区段、第二区段和第三区段，所述第一区段远离所述第二区段的末端置于所述第一水槽内，所述第三区段远离所述第二区段的末端置于所述第二水槽内，所述第二区段倾斜悬空在所述第一水槽和所述第二水槽之间，所述疏水性织物层贴合在所述第二区段的上表面。2.如权利要求1所述的太阳能蒸发器，其特征在于，所述太阳能蒸发器还包括冷凝罩和与所述冷凝罩的底部连接的集水槽，所述第一水槽、所述第二水槽和所述光热转换织物置于所述冷凝罩内。3.如权利要求1所述的太阳能蒸发器，其特征在于，所述第二区段相对水平面的倾斜角为25～35
°
；和/或所述第二区段的宽长比为1：(1～5)；和/或所述光热转换织物的编织孔径为1～100μm。4.如权利要求1所述的太阳能蒸发器，其特征在于，所述亲水性织物层包括织物和包覆在所述织物表面的亲水聚合物；和/或所述疏水性织物层包括亲水性织物和结合在所述亲水性织物表面的疏水性有机化合物。5.如权利要求4所述的太阳能蒸发器，其特征在于，所述亲水聚合物选自聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩中的至少一种；和/或所述疏水性有机化合物选自硬脂酸、聚二甲基硅氧烷、氟碳表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建珂，张怀志，涂长寿，黄方志，李士阔，吴超，
申请(专利权)人：深圳中拓天达环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：