【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蒸发装置，尤其涉及一种全天候蒸发装置及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于太阳光的不连续性和水的弱光吸收带来的热损失，导致海水蒸发效率非常低，淡水产量少；污染物处理效率低，洁净水产量少，无法缓解淡水使用压力。
2、通过热能储存技术储存太阳能产生的能量可以有效缓解太阳能的连续性，有效提升太阳光利用率。相变材料作为一种热能储存材料，由于其高储热能力和稳定的相变温度，常被引入到太阳能界面蒸发装置中。
3、引入相变材料的界面蒸发装置在海水淡化领域的应用研究取得了一定的成果，但是能合理平衡相变材料使用量和水蒸发通道矛盾的研究和开发较少，这主要受限于界面蒸发装置的应用环境，相变材料使用量较多会堵塞蒸发气孔，阻碍水由水体传输至蒸发界面抑制了水的蒸发过程；相变材料使用量较少减少了黑暗情况下释放的潜热，蒸发器连续性增强不明显。因此，如何制备出结构合理，水蒸发能力强，污染物降解能力强的太阳能界面蒸发装置是利用海水/污水缓解淡水短缺现状的关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种水蒸发能力强和污染物降解能力强的全天候蒸发装置及其制备方法和应用。
2、本专利技术的一种全天候蒸发装置，包括水蒸发气凝胶和储热气凝胶，所述水蒸发气凝胶贴合嵌套在环形的储热气凝胶内；所述水蒸发气凝胶通过将蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯、聚乙烯醇和纤维素纳米晶混合溶液冷冻干燥制得；所述储热气凝胶通过将多壁碳纳米管、聚乙烯醇和纤维素纳米晶的混合溶液
3、进一步的，所述蒙脱石基光催化剂由蒙脱石和尿素粉末研磨、煅烧制得。
4、进一步的，蒙脱石和尿素的质量比为1:10；研磨时间为30分钟，煅烧温度550℃，升温速率为10℃/min。
5、进一步的，所述蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯的质量比为1:1～3；聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的质量比为1:1～2；所述蒙脱石基光催化剂与聚乙烯醇溶液的质量比为1:10～100；聚乙烯醇溶液的浓度不大于5wt％；纤维素纳米晶溶液的浓度为不大于2wt％。
6、进一步的，所述多壁碳纳米管、聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的质量比为1:10～50:10～50；聚乙烯醇溶液的浓度不大于5wt％；纤维素纳米晶溶液的浓度不大于2wt％。
7、进一步的，所述相变材料包括月桂酸，硬脂酸，相变石蜡中的一种或多种。
8、进一步的，所述相变材料为月桂酸，储热气凝胶中，气凝胶和月桂酸的质量比为1:5～1:10。
9、进一步的，浸渍相变材料为真空浸渍温度为40～60℃；浸渍时间为2～5小时。
10、一种如上述的全天候蒸发装置的制备方法，将蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯、聚乙烯醇溶液、纤维素溶液搅拌混合后倒入模具中，通过定向凝固冷冻干燥得水蒸发气凝胶；
11、将多壁碳纳米管、聚乙烯醇溶液、纤维素溶液混合后倒入环形模具中，通过定向凝固冷冻干燥得气凝胶，然后将气凝胶真空浸渍相变材料得水蒸发气凝胶；
12、蒸发气凝胶嵌套在环形的储热气凝胶中得所述全天候蒸发装置。
13、一种如上述的全天候蒸发装置在海水淡化和污水净化中的应用，可以将全天候蒸发装置嵌套在隔热泡沫环中的脱脂棉花上，借助隔热泡沫环将全天候蒸发装置漂浮在液体上。
14、有益效果：
15、本专利技术利用氧化石墨烯调控蒙脱石基光催化剂并将其制备成含有垂直通道的多孔网络水蒸发气凝胶，蒙脱石基光催化剂本身具有光催化降解能力，引入氧化石墨烯后，使得水蒸发气凝胶的光催化降解能力更强了，本专利技术的水蒸发气凝胶兼具海水淡化和光催化降解染料污染物的能力；储热气凝胶包括多壁碳纳米管且浸渍有相变材料，然后将水蒸发气凝胶嵌套在环形的储热气凝胶内，使得水蒸发通道和相变材料分离，避免了相变材料阻碍蒸汽逸出，也防止了由于相变材料的引入会带来的导热性能的增强，进而增加热损失。
16、本专利技术的储热气凝胶兼具释放潜热和光热转换的能力，吸光率在全光谱范围内都超过90％，在连续太阳光照射条件下，起到了对水蒸发气凝胶供热的作用；无光条件下释放潜热起到了对水蒸发气凝胶保温作用，使得即使在无光的条件下，也能保持很好的水蒸发速率。
17、本专利技术的水蒸发气凝胶和储热气凝胶中，聚乙烯醇和纤维素纳米晶配比合理，得到了结构稳定，具有丰富孔结构的气凝胶，加速了水分子的传输过程。储热气凝胶的丰富孔结构也为相变材料的浸渍提供了更多的空间。
18、本专利技术的全天候蒸发装置的水蒸发能力和污染物降解能力均很强。
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1.一种全天候蒸发装置，其特征在于：包括水蒸发气凝胶和储热气凝胶，所述水蒸发气凝胶贴合嵌套在环形的储热气凝胶内；所述水蒸发气凝胶通过将蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯、聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的混合溶液冷冻干燥制得；所述储热气凝胶通过将多壁碳纳米管、聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的混合溶液冷冻干燥后浸渍相变材料制得。
2.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石基光催化剂由蒙脱石和尿素粉末研磨、煅烧制得。
3.如权利要求2所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石和尿素的质量比为1:1～10；研磨时间为5～30分钟，煅烧温度400～550℃，升温速率为5～10℃/min。
4.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯的质量比为1:1～3；聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的质量比为1:1～2；所述蒙脱石基光催化剂与聚乙烯醇溶液的质量比为1:10～100；聚乙烯醇溶液的浓度不大于5wt％；纤维素纳米晶溶液的浓度为不大于2wt％。
5.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置
6.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述相变材料包括月桂酸，硬脂酸，相变石蜡中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述相变材料为月桂酸，储热气凝胶中，气凝胶和月桂酸的质量比为1:5～10。
8.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：浸渍相变材料为真空浸渍温度为40～60℃；浸渍时间为2～5小时。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的全天候蒸发装置的制备方法，其特征在于：
10.一种如权利要求1-8任一项所述的全天候蒸发装置在海水淡化和污水净化中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种全天候蒸发装置，其特征在于：包括水蒸发气凝胶和储热气凝胶，所述水蒸发气凝胶贴合嵌套在环形的储热气凝胶内；所述水蒸发气凝胶通过将蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯、聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的混合溶液冷冻干燥制得；所述储热气凝胶通过将多壁碳纳米管、聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的混合溶液冷冻干燥后浸渍相变材料制得。
2.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石基光催化剂由蒙脱石和尿素粉末研磨、煅烧制得。
3.如权利要求2所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石和尿素的质量比为1:1～10；研磨时间为5～30分钟，煅烧温度400～550℃，升温速率为5～10℃/min。
4.如权利要求1所述的一种全天候蒸发装置，其特征在于：所述蒙脱石基光催化剂、氧化石墨烯的质量比为1:1～3；聚乙烯醇溶液和纤维素纳米晶溶液的质量比为1:1～2；所述蒙脱石基光催化剂与聚乙烯醇溶液的质量比为1:10～100；聚乙烯醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：左小超，赵娜娜，杨华明，赵晓光，李宜航，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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