【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能海水淡化领域，涉及一种用于太阳能海水淡化的蒸发器及其制备方法和应用。
技术介绍
1、清洁水的短缺是现代社会发展，特别是偏远农村地区发展面临的严峻的全球性挑战之一。近年来，界面太阳能水蒸发(ssg)由于低成本，可持续和区块化的优势，在海水淡化生产清洁水领域具有巨大潜能。然而，盐污染不仅大大降低了效率和蒸发速率，而且还在很大程度上损害了ssg系统的使用寿命。这背后的原因是，沉淀在蒸发器表面的盐分不仅会阻挡阳光，还会堵塞输水通道，减少有效蒸发面积，最终使整个蒸发系统停止工作。因此，在实际应用中，提高脱盐性能、耐久性和集水率是十分重要的。
2、目前，通常使用两种策略来解决盐污染问题：局部盐结晶和盐循环。对于第一种方法，盐在特定位置结晶，然后用物理的方法除去。这种方法需要后续的清洁步骤，导致不连续运行或蒸发性能降低，以及与系统维护相关的额外成本，难以实现大面积应用和推广。同时，与盐循环相关的工作可分为三种方法：(i)基于扩散和对流的抗盐污染。随着供水量的增加，盐的溶解速率大于沉淀速率，结晶的盐颗粒重新溶解回本体水中。同时，热量通过盐的快速扩散从热蒸发器表面传导到散装水，导致蒸发效率降低。(ii)双面的亲水/疏水结构，以防止盐粘附。然而，双面的亲水/疏水结构通常保持较小的厚度以保持蒸发速率和耐盐性的平衡，这导致热损失增加。(iii)通过利用唐南效应(donnan effect)来防止盐的结晶。由于静电吸引和排斥作用，在带电蒸发器膜下进行离子筛选，这减少了盐离子的扩散，但允许水快速通过。尽管取得了重大进展，但实
技术实现思路
1、基于现有技术的不足，本专利技术提供了一个实现了长期稳定抗盐的蒸发器，特别是针对较高含量盐水。所述蒸发器可以用于太阳能海水淡化领域。
2、具体的，本专利技术提供如下方案：
3、一种蒸发器，所述蒸发器包括多孔骨架，互连通道，和疏水装饰；所述多孔骨架的间隙形成了所述互连通道，所述疏水装饰位于所述多孔骨架的表面。
4、根据本专利技术的一个实施方式，所述疏水装饰用于防止盐沉积在蒸发器表面上。
5、根据本专利技术的一个实施方式，所述多孔骨架中包括若干微尺寸通道。具体的，所述多孔骨架中的微尺寸通道用于盐离子的快速扩散。
6、根据本专利技术的一个实施方式，所述互连通道用于将盐离子动脉输送到本体水中。
7、根据本专利技术的一个实施方式，所述多孔骨架由交错的细丝组成；具体的，所述多孔骨架包括若干层，每一层由细丝排列而成，相邻两层之间的细丝交错设置。例如，相邻两层之间的细丝互相垂直。
8、根据本专利技术的一个实施方式，所述细丝的直径约为100μm-1000μm；示例性地可以为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm或1000μm。
9、根据本专利技术的一个实施方式，所述蒸发器的孔隙率为80％～95％.示例性地，所述蒸发器的孔隙率可以为80％、82％、84％、85％、86％、88％、90％、92％、95％或者是这些点值两两组合的范围内的任意点值。
10、根据本专利技术的一个实施方式，所述多孔骨架的孔隙率为50％～70％；具体的，所述细丝的孔隙率为50％～70％。示例性地，所述多孔骨架(例如所述细丝)的孔隙率为50％、55％、60％、65％、70％或者是这些点值两两组合的范围内的任意点值。
11、根据本专利技术的一个实施方式，所述多孔骨架中包括聚合物基质，另外还可以包括吸光材料和流变改性剂中的至少一种。
12、根据本专利技术的一个实施方式，所述聚合物基质中的聚合物包括聚氨酯、纤维素、海藻酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
13、根据本专利技术的一个实施方式，所述吸光材料包括碳纳米管、炭黑、碳纳米点、石墨烯中的一种或多种。
14、根据本专利技术的一个实施方式，流变改性剂包括纳米粘土、sio2、海藻酸盐、pluronic f127、卡波姆(carbomer)中的一种或多种。
15、根据本专利技术的一个实施方式，所述细丝之间的间隙形成所述互连通道。具体的，每一层中，排列设置的细丝之间的间隙形成所述互连通道；另外，垂直方向上，交错设置的细丝中的间隙也可形成所述互连通道。
16、根据本专利技术的一个实施方式，所述互连通道的直径约为100μm～1000μm，示例性地可以为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm或者是这些点值两两组合的范围内的任意点值.
17、根据本专利技术的一个实施方式，所述疏水装饰中包括有机聚硅氧烷、硅烷偶联剂、无机氧化物中的至少一种。例如，所述疏水装饰中包括有机聚硅氧烷与硅烷偶联剂中的至少一种；或者包括有机聚硅氧烷与硅烷偶联剂中的至少一种与无机氧化物中的至少一种的组合。
18、根据本专利技术的一个实施方式，所述有机聚硅氧烷选自聚二甲基硅氧烷pdms。
19、根据本专利技术的一个实施方式，所述硅烷偶联剂选自kh570、sylgard 184、se 1700中的至少一种。
20、根据本专利技术的一个实施方式，所述无机氧化物选自tio2,sio2中的一种或多种。
21、根据本专利技术的一个实施方式，所述疏水装饰通过化学键连接于所述多孔骨架上，例如，通过si-o键连接在所述多孔骨架上。
22、根据本专利技术的一个实施方式，所述疏水装饰还可以进一步包括酯类化合物，如乙酸乙酯ethyl acetate。
23、根据本专利技术的一个实施方式，所述疏水装饰包括聚二甲基硅氧烷pdms；或者所述疏水装饰包括tio2,sio2中的至少一种和pdms。其中，单独包括pdms时，pdms实现疏水；包括tio2,sio2中的至少一种时，pdms除了其疏水作用，还可以作为粘结剂将tio2,sio2中的至少一种粘结在多孔骨架上。
24、根据本专利技术的一个实施方式，所述蒸发器具有高蒸发速率，具体的，通过1个强度的太阳照射，可达到至少2.8kg m-2h-1(例如2.84kg m-2h-1或更高)的高蒸发速率和至少97％(例如可达97.3％)效率。
25、本专利技术还提供所述蒸发器的制备方法，具体包括以下步骤：
26、1)通过3d打印制备得到包括互连通道的多孔骨架；
27、2)疏水修饰，制备得到所述蒸发器。
28、根据本专利技术的一个实施方式，步骤1)中，包括准备3d打印用墨水；逐层打印，得到包括互连通道的多孔骨架。
29、根据本专利技术的一个实施方式，所述3d打印用墨水包括聚合物前体或聚合物，还可以包括吸光材料和流变改性剂中的至少一种。
30、根据本专利技术的一个实施方式，所述聚合物前体为形成上述聚合物基质的聚合单体。
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【技术保护点】
1.一种蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括多孔骨架,互连通道,和疏水装饰；所述多孔骨架的间隙形成了所述互连通道，所述疏水装饰位于所述多孔骨架的表面。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述多孔骨架由交错的细丝组成。
3.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述多孔骨架包括若干层，每一层由细丝排列而成，相邻两层之间的细丝交错设置。
4.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述细丝之间的间隙形成所述互连通道。
5.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，每一层中，排列设置的细丝之间的间隙形成所述互连通道；另外，垂直方向上，交错设置的细丝中的间隙也可形成所述互连通道。
6.权利要求1-5任一项所述蒸发器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，包括准备3D打印用墨水；逐层打印，得到包括互连通道的多孔骨架。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，3D打印用墨水经3D打印装置先打印一层以细丝状排列的层体，细
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将步骤1)的包括互连通道的多孔骨架浸泡在含有疏水试剂的溶液中一定时间，在多孔骨架表面形成疏水装饰，得到所述蒸发器。
10.一种水收集系统，其特征在于，所述系统包括水收集装置和用于从盐水中产生蒸汽的蒸发模块，所述蒸发模块中包括权利要求1-5任一项所述的蒸发器。
...【技术特征摘要】
1.一种蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括多孔骨架,互连通道,和疏水装饰；所述多孔骨架的间隙形成了所述互连通道，所述疏水装饰位于所述多孔骨架的表面。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述多孔骨架由交错的细丝组成。
3.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述多孔骨架包括若干层，每一层由细丝排列而成，相邻两层之间的细丝交错设置。
4.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述细丝之间的间隙形成所述互连通道。
5.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，每一层中，排列设置的细丝之间的间隙形成所述互连通道；另外，垂直方向上，交错设置的细丝中的间隙也可形成所述互连通道。
6.权利要求1-5任一项所述蒸发器的制备方法，其特征在于，所述方法包...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕坚，毛正义，
申请(专利权)人：香港城市大学深圳福田研究院，
类型：发明
国别省市：
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