CN107988683A - 线圈结构电热蒸发正交织物、制造方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,由电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层组成,电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层通过不同的功能纤维织造成为一个整体。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构电热蒸发正交织物的制造方法。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构电热蒸发正交织物的应用。本发明提供的织物可以浮在水面上,通过捆绑纱将水分从吸水层传导到蒸发层,蒸发层通电后将电能转化成热量,实现水分的快速蒸发。该织物具有三维一体结构,质量轻,强度高,结构简单,可以产业化生产;在海水淡化和污水处理领域具有重要应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈结构电热蒸发正交织物、该织物的制造方法以及该织物的应用。
背景技术
陆地上的淡水资源总量只占地球上水体总量的2.53%,淡水的绝大部分又被封冻在南北两极及高山的冰层和冰川中,难以利用。淡水资源的时空分布不均和人类的不合理利用,使世界上许多地区面临着严重的淡水资源危机。随着经济的发展,淡水的使用量急剧增加,而经济增长、人口增加以及水体的污染,导致我国当前淡水资源严重短缺,成为经济持续发展的重要障碍,淡水资源的开发势在必行。海水淡化技术是解决淡水来源的有效途径,不断地在创新和发展,应用前景广阔。
目前海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法等。蒸馏法中的多级闪蒸技术,动力消耗大,设备的操作弹性小,多效蒸馏技术的低温多效蒸馏设备体积较大,装置费用高;电渗析法工艺简单,除盐率高,但水回收率低,队不带电荷的物质无脱除能力,且能耗大,不适用大规模的海水淡化工程;反渗透法需要具有选择透过性能的“半透膜”,膜的寿命和抗污染问题不能有效解决,反渗透膜、高压泵、能量回收装置需定期更换。以上技术主要是利用热能和电能作为海水淡化的能源,且淡化效率不高,设备复杂,淡化过程慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种对海水或者其它类型的污水进行蒸馏提纯的新型蒸发织物。本发明的另一个目的是提供一种该新型蒸发织物的制备方法及其应用。
为了达到上述目的,本发明的一个技术方案是提供了一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,由电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层组成,电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层通过不同的功能纤维织造成为一个整体,其中:
将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部作为电热蒸发层的纬纱,电热蒸发层的电热纤维两端连接电极,利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层的水分加热蒸发;
选用聚乙烯纤维作为经纱及纬纱织造漂浮隔热层,通过漂浮隔热层使织物漂浮于水面上,同时阻隔电热蒸发层吸收的热量向吸水层传递,提高蒸发效率;
选用亲水性的棉纱线或麻纱线等天然纤维、亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的涤纶、锦纶、丙纶等化学纤维作为吸水层的纬纱;
由捆绑纱将电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层捆绑成为一个整体,并将吸水层的水分传导到电热蒸发层,通过增加部分捆绑纱的喂入长度,使其在电热蒸发层表面形成线圈结构,增大与阳光和空气的接触面积。
优选地,所述电热蒸发层的纬纱中吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部的包缠参数为:吸水蒸发纤维与电热纤维喂入速度比为1.5∶1至5∶1。
优选地,所述吸水蒸发纤维采用高吸水性的棉纱线或麻纱线等天然纤维、亲水改性的涤纶、锦纶、丙纶等化学纤维、亲水改性的涤纶、锦纶、丙纶等化学纤维的膨体纱中的至少一种。
优选地,所述电热纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维、金属镀层纤维、纳米导电颗粒涂层纤维中一种或者至少两种混杂而成的纤维。
优选地,所述漂浮隔热层的经纬纱为密度低于水的聚乙烯纤维,或者嵌入有两端封闭的塑料管或者橡皮管。
优选地,所述漂浮隔热层的经纱及纬纱的层数为至少一层。
优选地,所述捆绑纱采用吸光度强、表面积大的吸湿纤维;吸湿纤维为深色的棉纱线或麻纱线等天然纤维的空气变形纱或亲水改性过的深色涤纶、锦纶、丙纶等化学纤维的膨体纱中的一种或者两种混杂而成的纤维。
优选地,增加1/10-9/10的捆绑纱的喂入长度,使其大于织物的卷取长度,在蒸发层表面形成所述线圈结构,所述线圈结构的高度为0.2至2厘米。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构电热蒸发正交织物的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步、选择纱线:
将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部作为电热蒸发层的纬纱;选用聚乙烯纤维作为织造漂浮隔热层的经纱及织造漂浮隔热层的纬纱;选用亲水性的天然纤维、亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维作为吸水层的纬纱;选用吸光度强、表面积大的吸湿纤维作为捆绑纱;
第二步、织造过程:
按照纱线的选择方案排布经纱;引入各层纬纱;通过增加捆绑纱的喂入长度,使其大于织物的卷取长度,在电热蒸发层表面形成线圈结构,捆绑纱相互交织将各层经纬纱织造成一体;步进电机卷取;经过多次循环后下机。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构电热蒸发正交织物的应用,其特征在于,应用于海水淡化,或应用于工业废水、农业污水的净化处理。
本发明的优点和有益效果:
1)本发明提供了一种线圈结构电热蒸发正交织物的制备方法,通过三维织造工艺将不同特性的纤维织造在一起,实现了集导水、漂浮、隔热和蒸发于一体的电热蒸发织物。
2)本发明获得的线圈结构电热蒸发正交织物表面的多毛羽的线圈织物结构,增大了空气的接触面积,提高了水分蒸发效率。
3)本发明获得的线圈结构电热蒸发正交织物中,漂浮隔热层使织物漂浮在水面,并且使蒸发层的吸收的热量聚集在其表面,提高了水分蒸发效率。
4)本发明提供了一种线圈结构电热蒸发正交织物,具有三维一体结构,强度高、蒸发速度快,可用于海水淡化和污水处理领域。
5)本发明提供了一种线圈结构电热蒸发正交织物的制备方法,工艺简单,工艺流程短,适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种线圈结构电热蒸发正交织物的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例公开的一种碳纤维棉纤维包缠纱电热蒸发织物选用T-300碳纤维(东丽公司,12K)作为电热纤维,选用细度为30支的棉纤维作为吸水蒸发纤维,将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维表面作为电热蒸发层1的纬纱5,包缠参数:喂入速度比1.5∶1;选用800tex的聚乙烯纤维作为漂浮隔热层2的经纱6及纬纱7,漂浮隔热层2由4层经纱6和4层纬纱7组成;选用25支黑色棉纤维空气变形纱作为捆绑纱4;选用细度为30支的棉纤维作为吸水层3的纬纱8。
采用三维机织织造工艺,织造五经六纬的三维机织物;设定织物宽度10厘米,经纬密:10根/厘米;捆绑纱密度:10根/厘米;设定1/10根捆绑纱的喂入长度是1厘米,其它纱线的喂入长度以及织物的卷取长度0.2厘米;
织造过程:
第一步,按照纱线的选择方案排布经纱和捆绑纱;
第二步,同步引入各层纬纱;
第三步,送经装置将捆绑纱喂入后相互交织,1/10根捆绑纱形成线圈结构,9/10的捆绑纱将各层经纬纱织造成一体;
第四步,步进电机卷取;
第五步,完成100个织造循环后下机。
获得的碳纤维棉纤维包缠纱电热蒸发织物,长度10厘米;厚度0.6厘米,线圈高度0.4厘米,结构示意图如图1所示。
实施例2
本实施例公开的一种镀镍碳纤维苎麻纤维包缠纱电热蒸发织物选用镀镍碳纤维(苏州捷迪纳米科技公司,12K)作为电热纤维;选用细度为40支的苎麻纤维作为吸水蒸发纤维,将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维表面作为电热蒸发层1的纬纱5,包缠参数:喂入速度比2∶1;选用600tex的聚乙烯纤维作为漂浮隔热层2的经纱6,选用两端封闭直径0.3厘米,孔隙率80%的聚乙烯空心管作为漂浮层2的纬纱7,漂浮隔热层2由2层经纱6和2层纬纱7组成;选用25支苎麻纤维作为吸水层3的纬纱8;选用800tex黑色亲水改性涤纶膨体纱作为捆绑纱4,采用三维机织织造工艺,织造三经四纬的三维机织物;设定织物,宽度10厘米;经纬密:5根/厘米;捆绑纱密度:5根/厘米。设定1/2根捆绑纱的喂入长度是1.5厘米,其它纱线的喂入长度以及织物的卷取长度0.15厘米。
织造过程:
第一步,按照纱线的选择方案排布经纱和捆绑纱;
第二步,同步引入各层纬纱;
第三步,送经装置将捆绑纱喂入后相互交织,1/2根捆绑纱形成线圈结构,1/2的捆绑纱将各层经纬纱织造成一体;
第四步,步进电机卷取;
第五步,完成50个织造循环后下机。
获得的镀镍碳纤维苎麻纤维包缠纱电热蒸发织物,长度20厘米,厚度0.8厘米,线圈高度0.6厘米,结构示意图如图1所示。
实施例3
本实施例公开的一种碳纳米管纱线涤纶纤维包缠纱电热蒸发织物选用直径为1毫米的碳纳米管膜卷纱(苏州捷迪纳米科技有限公司)作为电热纤维,选用细度为600tex的亲水改性涤纶膨体纱作为吸水蒸发纤维,将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维表面作为电热蒸发层1的纬纱5,包缠参数:喂入速度比5∶1;选用1000tex的聚乙烯纤维作为漂浮隔热层2的经纱6及纬纱7,漂浮隔热层2由4层经纱6和4层纬纱7组成;选用1000tex的再生纤维素纤维作为吸水层3的纬纱8;选用黑色的20支苎麻纤维空气变形纱作为捆绑纱4。设定织物宽度4厘米;经纬密4根/厘米;捆绑纱密度10根/厘米;设定9/10根捆绑纱的喂入长度是3厘米,其它纱线的喂入长度以及织物的卷取长度0.25厘米。
织造过程:
第一步,按照纱线的选择方案排布经纱和捆绑纱;
第二步,同步引入各层纬纱;
第三步,送经装置将捆绑纱喂入后相互交织,9/10根捆绑纱形成线圈结构,1/10的捆绑纱将各层经纬纱织造成一体;
第四步,步进电机卷取;
第五步,完成80个织造循环后下机。
获得的镀镍碳纤维苎麻纤维包缠纱电热蒸发织物,长度20厘米,厚度0.8厘米,线圈高度1.2厘米,结构示意图如图1所示。
Claims (10)
1.一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,由电热蒸发层(1)、漂浮隔热层(2)和吸水层(3)组成,电热蒸发层(1)、漂浮隔热层(2)和吸水层(3)通过不同的功能纤维织造成为一个整体,其中:
将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部作为电热蒸发层(1)的纬纱(5),电热蒸发层(1)的电热纤维两端连接电极,利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层(1)的水分加热蒸发;
选用聚乙烯纤维作为经纱(6)及纬纱(7)织造漂浮隔热层(2),通过漂浮隔热层(2)使织物漂浮于水面上,同时阻隔电热蒸发层(1)吸收的热量向吸水层(3)传递,提高蒸发效率;
选用亲水性的天然纤维、亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维作为吸水层(3)的纬纱(8);
由捆绑纱(4)将电热蒸发层(1)、漂浮隔热层(2)和吸水层(3)捆绑成为一个整体,并将吸水层(3)的水分传导到电热蒸发层(1),通过增加部分捆绑纱(4)的喂入长度,使其在电热蒸发层(1)表面形成线圈结构,增大与阳光和空气的接触面积。
2.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述电热蒸发层(1)的纬纱(5)中吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部的包缠参数为:吸水蒸发纤维与电热纤维喂入速度比为1.5∶1至5∶1。
3.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述吸水蒸发纤维采用高吸水性的天然纤维、亲水改性的化学纤维、亲水改性的涤化学纤维的膨体纱中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述电热纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维、金属镀层纤维、纳米导电颗粒涂层纤维中一种或者至少两种混杂而成的纤维。
5.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述漂浮隔热层(2)的经纬纱为密度低于水的聚乙烯纤维,或者嵌入有两端封闭的塑料管或者橡皮管。
6.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述漂浮隔热层(2)的经纱(6)及纬纱(7)的层数为至少一层。
7.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发正交织物,其特征在于,所述捆绑纱(4)采用吸光度强、表面积大的吸湿纤维;吸湿纤维为深色的天然纤维的空气变形纱或亲水改性过的深色化学纤维的膨体纱中的一种或者两种混杂而成的纤维。
8.如权利要求1所述的一种线圈结构电热蒸发多层织物,其特征在于,增加1/10至9/10的捆绑纱(4)的喂入长度,使其大于织物的卷取长度,在蒸发层表面形成所述线圈结构,所述线圈结构的高度为0.2至2厘米。
9.一种如权利要求1所述的线圈结构电热蒸发正交织物的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步、选择纱线:
将吸水蒸发纤维包缠在电热纤维外部作为电热蒸发层(1)的纬纱(5);选用聚乙烯纤维作为织造漂浮隔热层(2)的经纱(6)及织造漂浮隔热层(2)的纬纱(7);选用亲水性的天然纤维、亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维作为吸水层(3)的纬纱(8);选用吸光度强、表面积大的吸湿纤维作为捆绑纱(4);
第二步、织造过程:
按照纱线的选择方案排布经纱(6);引入各层纬纱(5、7、8);通过增加捆绑纱(4)的喂入长度,使其大于织物的卷取长度,在电热蒸发层(1)表面形成线圈结构,捆绑纱(4)相互交织将各层经纬纱织造成一体;步进电机卷取;经过多次循环后下机。
10.一种如权利要求1所述的线圈结构电热蒸发正交织物的应用,其特征在于,应用于海水淡化,或应用于工业废水、农业污水的净化处理。
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Cited By (1)
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CN116061510A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
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Cited By (2)
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CN116061510A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
CN116061510B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-12-05 | 南通大学 | 一种基于多层自我调节复合非织造材料及制备方法与应用 |
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