一种对流式太阳能界面蒸发器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种对流式太阳能界面蒸发器及其制备方法和应用，属于光热转化材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种对流式太阳能界面蒸发器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光热转化材料
，尤其涉及一种对流式太阳能界面蒸发器及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着生态环境的恶化，世界可用的淡水资源逐渐枯竭，全球正面临着淡水短缺的威胁
。
地球拥有着丰富的海水资源，海水淡化无疑是解决淡水短缺问题的有效策略之一
。
然而，传统的海水淡化技术
(
如电渗析和反渗透
)
仍面临着能耗过高
、
工艺流程复杂
、
能源成本巨大等一系列问题
。
太阳能作为一种环境友好的可再生能源，自古以来就被广泛使用，太阳能界面蒸发技术
(SIE)
利用绿色能源太阳能，通过在蒸发装置气液界面上进行光热蒸发来获取淡水，无需额外的能耗且工艺流程简单
。
[0003]目前，
SIE
脱盐主要是通过优化蒸发效率来提高淡水产量
。
其中，新颖的太阳能蒸发器结构和优良的光热材料被设计用来实现高效的光热转换
。
此外，还提出了多种深度抗盐策略，包括针对特定场地的盐析和加强流体对流以提高水分蒸发
。
然而，实际水体中无机盐矿化对
SIE
脱盐蒸发性能的影响却很少被关注
。
尤其是，在真实水体中存在一些溶解度低
、
易结垢的无机盐离子，如钙离子
、
镁离子等，在连续蒸发过程中会首先达到过饱和状态，在蒸发装置上发生矿化
。
矿化的无机盐可能会阻碍溶液在蒸发器上的流动，增加温度和浓度的极化
。
此外，沉积的矿化层可能产生额外的热阻，影响后续的蒸发过程，导致
NaCl
提前结晶
。
结晶的
NaCl
不仅阻碍了光的吸收，还阻碍了水分的供应，严重限制了
SIE
的长期应用
。
迄今为止，越来越多的研究焦点都集中在提高蒸发器的效率上，而对
SIE
海水淡化过程中无机盐矿化对
NaCl
结晶影响的认识却被严重忽视，且目前还缺乏缓解这一问题的有效策略
。
因此，开发一种可降低无机盐矿化程度的对流式太阳能界面蒸发器提高蒸发性能具有重要意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种对流式太阳能界面蒸发器及其制备方法和应用，以解决现有技术中海水淡化或高盐废水处理时无机盐矿化降低传热效率，影响蒸发效果的问题
。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种对流式太阳能界面蒸发器的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)
将碳纳米管
、
炭黑分散于聚乙烯醇溶液中进行超声处理，得到混合分散液；
[0008](2)
在混合分散液中加入戊二醛，之后进行抽滤，得到
CNTs/CB@PVA
膜；
[0009](3)
将
CNTs/CB@PVA
膜浸泡在盐酸溶液中进行化学交联反应，之后在
CNTs/CB@PVA
膜表面构建对流孔道，即可得到对流式太阳能界面蒸发器
。
[0010]作为优选，所述碳纳米管
、
炭黑
、
聚乙烯醇溶液
、
戊二醛的质量体积比为
0.25
～
2.0g
：
0.05
～
0.3g
：7～
10g
：
50
～
80
μ
L。
[0011]作为优选，所述步骤
(1)
中，聚乙烯醇溶液的浓度为
0.5
～
2wt
％
。
[0012]作为优选，所述步骤
(1)
中，超声处理的时间为
20
～
40min。
[0013]作为优选，所述步骤
(3)
中，盐酸溶液的浓度为
1.0
～
1.5mol/L。
[0014]作为优选，所述步骤
(3)
中，化学交联反应的温度为
20
～
30℃
，时间为1～
2h。
[0015]作为优选，所述步骤
(3)
中，对流孔道大小为
0.3
～
0.6mm。
[0016]本专利技术提供一种对流式太阳能界面蒸发器
。
[0017]本专利技术提供一种对流式太阳能界面蒸发器在海水淡化及高盐废水中的应用
。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)
本专利技术所制备的对流式太阳能界面蒸发器表面具有丰富的微孔结构，由棒状碳纳米管和颗粒状炭黑组成，这些微孔结构能够保证对流式太阳能界面蒸发器具有高孔隙率和扩大的比表面积，保证有效地产生蒸汽
。
[0020](2)
本专利技术在制备对流式太阳能界面蒸发器时添加了聚乙烯醇，通过化学交联反应，将碳纳米管和炭黑紧密地嵌套在界面蒸发器上，能够保证界面蒸发器中的碳纳米管和炭黑不会渗入原水中，使得界面蒸发器具有显著的稳定性
。
[0021](3)
本专利技术所制备的对流式太阳能界面蒸发器通过强化水对流以及加快水的传质，将即将析出的盐重新溶解回原水中，以缓解无机盐矿化对蒸发性能的阻碍作用
。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的对流式太阳能界面蒸发器的外观图和
SEM
图，其中
b
为外观图，
c
为低倍
SEM
图
、d
为高倍
SEM
图；
[0023]图2为实施例1制备的对流式太阳能界面蒸发器的表面润湿性测试图和红外光谱图，其中
a
为表面润湿性测试图，
b
为红外光谱图；
[0024]图3为实施例1制备的对流式太阳能界面蒸发器的光吸收测试图；
[0025]图4为实施例1制备的对流式太阳能界面蒸发器在不同太阳辐照强度下的表面温度变化图；
[0026]图5为实施例2制备的5孔对流式太阳能界面蒸发器处理不同溶液时无机盐的析出位置图和蒸发速率图，
a
为处理氯化钠溶液浓度分别为
3.5wt
％
、5.0wt
％
、10.0wt
％时无机盐析出位置图，
b
为处理氯化钠溶液浓度分别为
3.5wt
％
、5.0wt
％
、10.0wt
％时蒸发速率图，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种对流式太阳能界面蒸发器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
将碳纳米管
、
炭黑分散于聚乙烯醇溶液中进行超声处理，得到混合分散液；
(2)
在混合分散液中加入戊二醛，之后进行抽滤，得到
CNTs/CB@PVA
膜；
(3)
将
CNTs/CB@PVA
膜浸泡在盐酸溶液中进行化学交联反应，之后在
CNTs/CB@PVA
膜表面构建对流孔道，即可得到对流式太阳能界面蒸发器
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管
、
炭黑
、
聚乙烯醇溶液
、
戊二醛的质量体积比为
0.25
～
2.0g
：
0.05
～
0.3g
：7～
10g
：
50
～
80
μ
L。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：徐源潞，彭延玲，范新飞，宋成文，尤再进，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：