【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及于环境能源应用，具体涉及一种具有高蒸发性能的水凝胶基起毛织物及其制备方法。
技术介绍
1、世界人口的急剧增长和工业化水平的提高，水污染问题变的日益严重，进而导致人类赖以生存淡水资源急剧短缺。据联合国世界水发展报告指出全世界有20至30亿人身处缺水困境，如果不加强解决水资源短缺的难题，缺水问题在未来几十年内将愈演愈烈，尤其是城市地区。因此，如何高效、低成本、大规模的获取淡水资源对解决淡水危机变得尤为重要。海水由于含量丰富，约占地球总水量的占97.5％，已成为获取淡水资源的重要途径。目前，研究者们开发了反渗透、多效闪蒸和膜蒸馏等海水淡化技术来缓解水危机。然而，高能耗，高要求和高成本不利于海水淡化技术的发展。因此，制备一种成本低廉，耐用性好，光蒸汽转化效率高，且能大规模使用的界面光蒸汽转化材料，对于光蒸汽转化技术在海水淡化和废水处理的应用至关重要。
2、例如中国专利cn113026378b公开了“一种实现高效光蒸汽转化的碳纤维静电植绒织物及其制法”，首先将植绒织物经烫平整理，并在其表面涂覆一定厚度的粘合剂；然后在接通静电的下极板上放置一定质量的单根状态的碳纤维，将涂覆有粘合剂的织物固定在上极板上，上极板接地线，在高压静电的作用下进行植绒；最后置于烘箱烘干，使碳纤维与织物牢固复合，接着去除表面浮毛，制得的碳纤维静电植绒织物。例如中国专利cn115652497a公开了“一种基于太阳能水蒸发界面调控的光热织物及其制备方法与应用”，该光热织物的制备方法包括以棉线为基底材料进行原位沉积，制得具有负载聚苯胺的聚合物棉线材
3、目前，一种利用清洁能源(太阳能)进行经济高效的海水淡化的技术(太阳能驱动界面水蒸发)被开发，并被认为是一种前沿的、有潜力的水处理技术，该技术的原理是利用吸光材料和特殊结构的蒸发器相互作用将太阳能转化为热能，并利用热量诱导界面材料表面的水分蒸发，这极大地提高了太阳能蒸汽转化效率和蒸发速率。早期的太阳能蒸发系统直接与海水接触，这将导致大量的热量损失，不利于高效的海水淡化。因此，后期研究者对太阳能蒸发系统进行了改进，改进后的蒸发器系统包括光热层，隔热层和水传输层三部分，其中光热层进行高效的水蒸发，隔热层可避免热量的损失，水传输层提供水分，三者的相互协同作用有效地提高了水蒸发速率和蒸发效率。本专利技术公开了一种具有垂直取向多孔pva水凝胶基3d起毛织物新型蒸发器，该蒸发器以pda/cb改性的起毛织物为光热层，以pva水凝胶为水传输层，以聚苯乙烯泡沫为漂浮层。其中周期性起毛结构与pda/cb的相互协同作用可以通过实现最大水平的光吸收。同时，pva水凝胶的垂直定向通道和连续的抽水能力可以确保水分的供应及盐离子的快速溶解，并且聚苯乙烯泡沫可以避免管热层表面热量的损失。
技术实现思路
1、本专利技术目的是：一种具有高蒸发性能的水凝胶基起毛织物及其制备方法，采用简单地织造和涂层方法制备了水凝胶基起毛织物水蒸发材料，解决了太阳能蒸发器光热转化效率差，蒸发效率低和盐结晶等问题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、步骤一、制备起毛织物，将起毛组织的纹板图输入织机的控制面板上，通过经纬纱交织进行织物的编织。编织完成后，我们将经纱之间的纬纱剪断，经刷绒整理后，制得起毛织物；
4、步骤二、制备炭黑和聚多巴胺基起毛织物，将起毛织物浸入含有炭黑(cb)的海藻酸钠(sa)水溶液中，之后浸入氯化钙溶液中密封过夜，然后将炭黑处理的起毛织物浸入含有盐酸多巴胺的tris-hcl缓冲溶液，形成炭黑和聚多巴胺基起毛织物。
5、步骤三、制备pva/pda/cb基起毛织物太阳能蒸发器，先制备起毛织物，然后在制备起毛织物表面包覆一层炭黑和聚多巴胺吸光材料，最后，将起毛织物放置于含有聚乙烯醇和戊二醛(ga)的混合水溶液上表面，并采用定向冷冻干燥技术形成pva水凝胶，得到一种pva/pda/cb基起毛织物太阳能蒸发器；
6、进一步的，步骤(1)中所述制备起毛织物，首先，将起毛组织的纹板图输入织机的控制面板上。其次，将经纱按照穿综图整理在织机上，并根据工艺要求将经纱选择性地分成两部分。然后，将纬纱缠绕在梭子上，开始编织过程。编织完成后，我们将经纱之间的纬纱剪断，经刷绒整理后，毛簇状结构形成并成条状排列在织物表面，得到起毛织物。
7、进一步的，步骤(2)中所述制备pda/cb基起毛织物，通过超声处理将cb纳米颗粒分散在海藻酸钠水溶液中。之后，将起毛织物浸入cb溶液中30分钟，并在80℃下干燥。接下来，将cb处理的织物浸入cacl2溶液中12h形成水凝胶膜。最后，将pda/cb基起毛织物浸入含有盐酸多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中，以500rpm连续搅拌8小时，得到pda/cb基起毛织物。
8、进一步的，步骤(2)中所述混合水溶液中所需炭黑质量浓度为1mg/ml～5mg/ml；所述海藻酸钠的质量浓度0.4％～1.0％；所述盐酸多巴胺质量浓度为1mg/ml～10mg/ml。
9、进一步的，步骤(3)中制备pva/pda/cb基起毛织物太阳能蒸发器，先制备起毛织物，然后在制备起毛织物表面包覆一层炭黑和聚多巴胺吸光材料，最后，将pda/cb起毛织物与pva水凝胶结合，得到一种pva水凝胶基起毛织物太阳能蒸发器的步骤包括：首先，按照步骤(2)制备pda/cb基起毛织物，然后将pda/cb基起毛织物放置于到含有聚乙烯醇(pva)和戊二醛混合溶液的上表面。随后，将上述装有混合溶液的聚四氟乙烯模具放置于液氮冷冻的铜板上进行定向冷冻处理10min，并且在去离子水中解冻，冻融过程重复4次，形成聚乙烯醇(pva)水凝胶基起毛织物太阳能蒸发器。
10、进一步的，步骤(3)中所述聚乙烯醇质量浓度为2％～12％；所述戊二醛浓度为0.5％～2％。
11、本专利技术的优点是：
12、本专利技术将具有垂直定向排列的水凝胶材料和宏观结构的起毛织物相结合制备太阳能蒸发器，其中相互交错的周期性起毛结构与pda/cb的相互协同作用，可以实现最大水平的光吸收。同时，垂直定向排列的孔结构可以有效地增强水分的传输和盐离子的交换，避免盐颗粒在织物表面结晶(图6)。
13、本专利技术中采用简单绿色的制备方法得到的太阳能蒸发器具有优异的光热转化性能，其在1个太阳光强度照射下，表面温度在5min内可以快速升到73.3℃，大大提高了水蒸发效率(图4)。
14、本专利技术中的起毛结构有效的增强了光热蒸发面积，其在1个太阳光强度照射下展现了优异的水蒸发速率(1.73kgm-2h-1)(图5)。
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1.一种具有高蒸发性能的水凝胶基起毛织物及其制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先制备起毛织物，然后将聚多巴胺纳米粒子(PDA)和炭黑(CB)涂覆于起毛织物表面，并采用定向冷冻技术将聚乙烯醇水凝胶与起毛织物进行结合，得到一种PVA/PDA/CB水凝胶基起毛织物太阳能蒸发器。
2.根据权利要求1所述的起毛织物的制备方法，其特征在于：将起毛组织的纹板图输入织机的控制面板上。其次，将经纱按照穿综图整理在织机上，并根据工艺要求将经纱选择性地分成两部分。然后，将纬纱缠绕在梭子上，开始编织过程。编织完成后，我们将经纱之间的纬纱剪断，经刷绒整理后，毛簇状结构形成并成条状排列在织物表面，得到起毛织物。
3.根据权利要求1所述的制备PDA/CB基起毛织物，通过超声处理将CB纳米颗粒分散在海藻酸钠水溶液中。之后，将起毛织物浸入CB溶液中30分钟，并在80℃下干燥。接下来，将CB处理的织物浸入CaCl2溶液中12h形成水凝胶膜。最后，将PDA/CB基起毛织物浸入含有盐酸多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中，以500rpm连续搅拌8小时，得到PDA/CB基起毛织物。
...【技术特征摘要】
1.一种具有高蒸发性能的水凝胶基起毛织物及其制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先制备起毛织物，然后将聚多巴胺纳米粒子(pda)和炭黑(cb)涂覆于起毛织物表面，并采用定向冷冻技术将聚乙烯醇水凝胶与起毛织物进行结合，得到一种pva/pda/cb水凝胶基起毛织物太阳能蒸发器。
2.根据权利要求1所述的起毛织物的制备方法，其特征在于：将起毛组织的纹板图输入织机的控制面板上。其次，将经纱按照穿综图整理在织机上，并根据工艺要求将经纱选择性地分成两部分。然后，将纬纱缠绕在梭子上，开始编织过程。编织完成后，我们将经纱之间的纬纱剪断，经刷绒整理后，毛簇状结构形成并成条状排列在织物表面，得到起毛织物。
3.根据权利要求1所述的制备pda/cb基起毛织物，通过超声处理将cb纳米颗粒分散在海藻酸钠水溶液中。之后，将起毛织物浸入cb溶液中30分钟，并在80℃下干燥。接下来，将cb处理的织物浸入cacl2溶液中12h形成水凝胶膜。最后，将pda/cb基起毛织物浸入含有盐酸多巴胺的tris-hcl缓冲溶液中，以500rpm连续搅拌8小时，得到pda/cb基起毛...
【专利技术属性】
技术研发人员：张松楠，张治斌，徐志伟，符浩，李政，钱晓明，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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