【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能驱动界面水蒸发领域，尤其涉及一种具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器及其制备方法与其在海水淡化、废水处理领域中的应用。
技术介绍
1、太阳能驱动的界面水蒸发技术是一种利用太阳能作为动力源进行海水淡化的技术。相对于传统海水淡化方法具有运行成本较低，不需要耗费大量电力或燃料，对环境影响小等特点。制备具有良好光热性、导热率以及输水性的蒸发器是实现太阳能驱动界面水蒸发的核心。目前，在蒸发器设计方面，多注重于追求更高的水蒸发效率，选择具有高光热转化效率的贵金属材料、碳基材料、高分子材料等进行光热层制备，再辅以支撑层和输水层进行蒸发器的构筑。此外，追求蒸发器在制备和应用阶段更加绿色环保也是十分必要的，因此，利用生物质材料，开发原材料来源丰富、制备工艺简单、生产成本低廉和对环境更加友好的蒸发器具有重要的研究意义和广阔的应用前景。
2、丝瓜作为一种常见的蔬菜，具有疏松多孔的生物结构，其果实成熟形成的丝瓜络除用作锅刷等厨房清洁用品外，亦具有丰富的科研价值。如专利cn102247813b利用天然丝瓜络具有亲水和亲油的特性以及结构多孔性，经联吡啶和三乙胺改性制备为一种吸附钾、钠、钙等常见金属离子，罗丹明6g有机染料，其能进行有机物回收的复合材料。专利cn113800945b借助丝瓜络多孔结构填充碳源后，经碳化后于熔融硅反应制备为丝瓜衍生多孔碳化硅骨，并用于高温光热储存领域。专利技术cn110844959a公开了一种以丝瓜络为原料，成型、碳化后原位沉积碳纳米管制备水热蒸发器件的方法。但这些专利技术多集中于干丝瓜络的改性，鲜少
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术公开提供了一种具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器及其制备方法，不仅制备工艺简单，原材料来源丰富，而且对环境友好，适宜于海水淡化和废水处理领域。
2、具体地，本专利技术选用新鲜丝瓜为原材料，利用其本身内外层成分异性的特点，制备了一种具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器。新鲜丝瓜通过冷冻干燥和高温碳化技术对丝瓜进行处理，即可得到用于太阳能蒸发的碳化丝瓜。碳化丝瓜保留了新鲜丝瓜内外层结构异性的特点，外层丝瓜皮结构致密，类似城墙起到维持形状，结构保护的作用。内层丝瓜瓤，结构疏松多孔，可充当定向输水的通道，起到助力水分高效蒸发的作用。本专利技术通过采用不同温度(400℃-800℃)进行碳化处理，使所得碳化丝瓜内部多孔结构呈现不同形态，以对蒸发器的性能进行调控。
3、为了实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、本专利技术的第一技术目的是请求保护一种具有城墙结构碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，通过选取新鲜丝瓜，保留丝瓜外壁，切割成尺寸均匀的圆柱体；借助真空冷冻干燥技术处理丝瓜以去除新鲜丝瓜中的水分，最大程度的保留其本身多孔生物结构框架；随后将干燥后的丝瓜置于室温继续风干进一步干燥；将干燥后的新鲜丝瓜放入管式炉中进行不同温度的碳化处理，得到可应用于海水淡化的一体化碳化丝瓜光热蒸发器；
5、具体包括如下步骤：
6、(1)选择粗细大小近似的新鲜丝瓜，洗净后用小刀切成规则圆柱形；
7、(2)将切好的圆柱形丝瓜放入冷冻干燥机中，在真空环境下低温干燥，取出后在室温下继续静置干燥；
8、(3)将步骤(2)干燥后的丝瓜放入管式炉中进行高温碳化处理，以最终得到所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器。
9、优选的，步骤(1)中，需采用少籽新鲜丝瓜，且将丝瓜切成直径3-5cm，高为8-10cm的圆柱形丝瓜段。
10、优选的，步骤(2)中，所述冷冻干燥在-60℃真空条件下进行，干燥时间为6h。
11、优选的，步骤(3)中，碳化温度为400～800℃，升温速度为5℃/min，达到所需碳化温度时，待管式炉降至室温，将碳化丝瓜取出。
12、具体地，将步骤(2)干燥后丝瓜放入管式炉中，进行400℃，500℃，600℃，700℃，800℃的高温碳化处理，升温速度为5℃/min。高温碳化时，管式炉中应通入惰性气体-氩气，防止丝瓜受高温氧化损坏。
13、本专利技术的第二技术目的是提供利用上述方法制备的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器；所述的碳化丝瓜保留了新鲜丝瓜内外层结构异性的特点，外层丝瓜皮结构致密，类似城墙，起到维持形状，结构保护的作用；内层丝瓜瓤，结构疏松多孔，则可充当定向输水的通道，起到助力水分高效蒸发的作用。
14、本专利技术的第三技术目的是提供上述具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器在海水淡化、废水处理领域的应用。
15、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术选取新鲜少籽丝瓜，通过真空冷冻干燥技术除新鲜丝瓜中的水分，最大程度的保留其丝瓜皮和丝瓜瓤的生物结构框架，通过高温碳化技术制备为具有城墙结构的碳化丝瓜，其中碳化丝瓜皮结构致密，起到结构保护作用，碳化丝瓜瓤结构疏松，起到高效输水通道的作用。碳化后的丝瓜具有良好的光热转化能力，能利用太阳能驱动的界面水蒸发技术进行海水和废水的蒸发淡化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，通过选取新鲜丝瓜，保留丝瓜外壁，切割成尺寸均匀的圆柱体；借助真空冷冻干燥技术处理丝瓜以去除新鲜丝瓜中的水分，最大程度的保留其本身多孔生物结构框架；随后将干燥后的丝瓜置于室温继续风干进一步干燥；将干燥后的新鲜丝瓜放入管式炉中进行不同温度的碳化处理，得到可应用于海水淡化的一体化碳化丝瓜光热蒸发器。
2.根据权利要求1所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，需采用少籽新鲜丝瓜，且将丝瓜切成直径3-5cm，高为8-10cm的圆柱形丝瓜段。
4.根据权利要求2所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述冷冻干燥在-60℃真空条件下进行，干燥时间为6h。
5.根据权利要求2所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，碳化温度为400～800℃，升温速度为5℃/min。>
6.一种如权利要求1所述方法制备的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器，其特征在于，所述的碳化丝瓜保留了新鲜丝瓜内外层结构异性的特点，外层丝瓜皮结构致密，类似城墙，起到维持形状，结构保护的作用；内层丝瓜瓤，结构疏松多孔，则可充当定向输水的通道，起到助力水分高效蒸发的作用。
7.一种如权利要求1所述方法制备的碳化丝瓜光热蒸发器或如权利要求6所述的碳化丝瓜光热蒸发器在海水淡化、废水处理领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，通过选取新鲜丝瓜，保留丝瓜外壁，切割成尺寸均匀的圆柱体；借助真空冷冻干燥技术处理丝瓜以去除新鲜丝瓜中的水分，最大程度的保留其本身多孔生物结构框架；随后将干燥后的丝瓜置于室温继续风干进一步干燥；将干燥后的新鲜丝瓜放入管式炉中进行不同温度的碳化处理，得到可应用于海水淡化的一体化碳化丝瓜光热蒸发器。
2.根据权利要求1所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的具有城墙结构的碳化丝瓜光热蒸发器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，需采用少籽新鲜丝瓜，且将丝瓜切成直径3-5cm，高为8-10cm的圆柱形丝瓜段。
4.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王盼，严海朋，童利芬，刘熙迪，李零沙，王梦雪，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：
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