CN113479958A - 光热转换海水淡化装置、制作方法和海水淡化方法 - Google Patents
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Abstract
光热转换海水淡化装置、制作方法和海水淡化方法，包括复合光热转换结构、收集箱、毛细吸液芯以及容器；该收集箱设有开口且漂浮或固定于容器上；该复合光热转换结构设于收集箱的开口处，其相对收集箱一侧设有亲水层，另一侧设有光热转换层；该毛细吸液芯一端与亲水性层连接且另一端浸入容器中，以将海水吸至亲水层；通过光热转换层吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层使得海水蒸发，析出的盐分沉积于收集箱内，实现盐分的快速分离。本发明还提供了海水淡化装置的制作方法。本发明有效避免了光热转换层的盐分沉积，大大减少了光热蒸发的热量丧失，提高了光热转换及海水淡化的效率，可用于海水淡化、污水处理，重金属回收等多个领域。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别是指一种光热转换海水淡化装置、制作方法和海水淡化方法。
背景技术
随着世界人口的快速增长以及水污染的日益严重，水资源短缺已成为人类社会面临最为严峻的全球性挑战之一。我国淡水资源总量虽然丰富，但人均占有量少。在沿海地带和海岛地区，缺水数量占到全国缺水总量的1/3以上，水资源短缺已成为制约这些地区经济和社会发展的重要瓶颈。太阳能海水淡化技术由于其低能耗、低成本、高能量转换效率、环境友好等优点，应用前景十分广阔。
太阳能直接加热海水进行淡化，由于效率低、产水量少等原因，限制了其大规模工业化应用。近年来，基于局部加热、光热转换的太阳能海水淡化技术，成为研究界和工业界关注的焦点。其利用入射太阳光被光热转换材料吸收后高效转换为热量，加热表层界面的海水产生水蒸气，从而实现高效界面蒸发和海水淡化。上述过程由于利用太阳能高效界面蒸发、而不是加热大水域海水，从而大大提高了海水蒸发效率，并实现快速产水；且省去了传统复杂的蒸馏***，从而显著减低了***成本。
目前的光热转换海水淡化装置，在海水淡化过程中会有盐分沉积到光热转换结构表面，阻碍了太阳能的吸收，从而降低了太阳能光热转换及海水淡化的效率。同时光热转换材料直接跟大水体接触，散热损失较大。此外，也有光热转换海水淡化装置通过共用输盐通道和输水通道，将蒸发后的高浓度盐溶液输送回大水体中，从而避免盐分沉积到光热转换结构表面，但是这种方式会引起大水体的盐溶度上升，导致光热转换结构及输水吸液芯寿命下降。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的缺陷，提出一种光热转换海水淡化装置、制作方法和海水淡化方法，带有盐分收集功能，避免淡化后的盐分在光热转换结构上的沉积，实现盐分与大水体分离，提高光热转换及海水淡化的效率，并提高光热转换结构以及输水吸液芯的使用寿命。
本发明采用如下技术方案：
一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：包括复合光热转换结构、收集箱、毛细吸液芯以及容器；该容器用于盛放海水；该收集箱设有开口且漂浮或固定于容器上；该复合光热转换结构设于收集箱的开口处，其相对收集箱一侧设有亲水层，另一侧设有光热转换层,该光热转换层和亲水层之间还设有疏水层；该毛细吸液芯一端与亲水性层连接，且另一端浸入容器中以将海水吸至亲水层。
所述复合光热转换结构的基材为多孔泡沫结构，该多孔泡沫结构为泡沫镍、泡沫铜和泡沫铁中的任一种。所述多孔泡沫结构包括一层或多层的多孔泡沫板。
所述收集箱的材料为塑料板，亚克力板和PVC板中的任一种；包括有至少一收集箱和至少一毛细吸液芯，优选的，包括两收集箱，相邻两收集箱之间设有槽道，该毛细吸液芯穿过该槽道。
一种光热转换海水淡化装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选取两块多孔泡沫板进行加工，对其中一多孔泡沫板进行亲水化处理形成亲水层，另一多孔泡沫板进行疏水化处理构成疏水层，并在疏水层上沉积光热转换材料构成光热转换层；然后将两块多孔泡沫板叠加制得复合光热转换结构；
2)制作顶部开口的收集箱，将超吸水材料毛细吸液芯结构进行裁剪，将其上端与复合光热转换层的亲水层连接，下端浸入容器中；
3)将复合光热转换结构安装于收集箱的开口处，并使收集箱漂浮或固定于容器上。
一种海水淡化方法，其特征在于：采用复合光热转换结构、收集箱、毛细吸液芯以及容器实现，通过毛细吸液芯将容器内的海水吸至复合光热转换结构的亲水层，复合光热转换结构的光热转换层吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层使得海水蒸发，水蒸气从复合光热转换结构的孔道排出，析出的盐分沉积于收集箱内，实现盐分的快速分离。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的装置和方法，采用毛细吸液芯将海水吸至亲水层；通过光热转换层吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层使得海水蒸发，实现盐分的快速分离，析出的盐分沉积于收集箱内，有效避免了光热转换层的盐分沉积，实现海水淡化和盐分同时收集的双重效果。
(2)本发明的装置和方法，亲水层设置于复合光热转换结构的下表面，海水光热蒸发后析出的盐分在重力作用下沉积到盐分收集箱中，与毛细吸液芯分离开来，避免了大水体盐分溶度的持续上升，提高了光热转换材料输水吸液芯的使用寿命。
(3)本发明的装置和方法，疏水层设置于亲水层和光热转换层之间，用于降低光热转换层接触到的水体量，减小对光热转换的影响。
(4)通过收集箱将复合光热转换结构与容器内的大水体分离开来，大大减少了光热蒸发的热量丧失，提高了光热转换与海水淡化效率。
(5)本发明的装置和方法，不仅可以用于海水淡化领域，同时可以用于污水处理，重金属回收等多个方面。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明装置立体剖视图；
图3为本发明装置的剖面图；
图4为本发明复合光热转换结构制备示意图；
其中：
10、复合光热转换结构，11、光热转换层，12、疏水层，13、亲水层，20、收集箱，21、槽道，30、毛细吸液芯，40、容器。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本发明中，对于描述中，采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多层”是指两层或两层以上。
参见图1、图2，一种光热转换海水淡化装置，包括复合光热转换结构10、收集箱20、毛细吸液芯30以及容器40。该容器40用于盛放海水；该收集箱20设有开口且漂浮或固定于容器40上；该复合光热转换结构10设于收集箱20的开口处，其相对收集箱20一侧设有亲水层13，另一侧设有光热转换层11；该毛细吸液芯30一端与亲水性层连接且另一端浸入容器40中以将海水吸至亲水层13；通过光热转换层11吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层13使得海水蒸发，实现盐分的快速分离，析出的盐分沉积于收集箱20内。
其中，复合光热转换结构10的基材为多孔泡沫结构，该多孔泡沫结构具有微米级的孔道，海水蒸发时，可将水蒸气排出。该多孔泡沫结构为泡沫镍、泡沫铜和泡沫铁中的任一种，优选为泡沫铜。该多孔泡沫结构可包括一层或多层的多孔泡沫板。
光热转换层11可位于复合光热转换结构10的上表面，用于将吸收太阳能并转换为热能。该光热转换层11的材料可为碳材料、贵金属纳米粒子和半导体光热材料中的任一种，但不限于此。
进一步的，复合光热转换结构10还设有疏水层12，该疏水层12位于光热转换层11和亲水层13之间。实际应用中，可在疏水层12表面设置光热转换层11。
本发明中，亲水层13采用对多孔泡沫结构进行亲水化处理制作而成。疏水层12采用对多孔泡沫结构进行疏水化处理制作而成。
容器40可设置成具有开口的容器，容器40可采用不易腐蚀的材料，优选为聚乙烯塑料方形容器。收集箱20用于收集析出的盐分，其材料为塑料板，亚克力板和PVC板中的任一种，收集箱20通过多块板材组装构成顶端开口的箱体结构。毛细吸液芯30采用超吸水性材料，优选为吸水海绵，但不限于此。本发明的收集箱20数量可根据实际情况设定，可以是个一个、两个甚至更多，毛细吸液芯30的数量也可以是一根、两根、三根甚至更多。
实际应用中，可设置一个收集箱20和多跟毛细吸液芯30，或者，也可设置两收集箱20和多根毛细吸液芯30，两收集箱20可并排放置于容器40内，两收集箱20之间设有槽道21，毛细吸液芯30穿过该槽道21。
本发明中，容器40、收集箱20、复合光热转换结构10的尺寸可根据实际情况进行设定，例如，参见图3，复合光热转换结构10长、宽L1为20cm-40cm，厚度δ1为0.5-2mm，孔径为20μm-50μm。收集箱20所采用的板材的厚度δ2为5-10mm，组装后收集箱20的高度H1为5-10cm，长度、宽度W1为20-40cm，两收集箱20之间的槽道21宽度W2为2-4cm，高度H2为4-8cm。吸水海绵的直径d1为1.5-3.5mm，高度H3为10-20cm。容器40的长、宽d2为30-70cm，高度H4为30-70cm。
本发明还提出一种光热转换海水淡化装置的制作方法，包括如下步骤：
1)选取两块多孔泡沫板进行加工，对其中一多孔泡沫板进行亲水化处理形成亲水层13，另一多孔泡沫板进行疏水化处理构成疏水层12，并在疏水层12上沉积光热转换材料构成光热转换层11；然后将两块多孔泡沫板叠加制得复合光热转换结构10。
该步骤中，参见图4，可选取两块多孔金属泡沫铜作为光热转换多孔基材，其长、宽为20cm-40cm，厚度为0.5-2mm，孔径为20μm-50μm。
对其中一块多孔金属泡沫铜进行亲水化处理，具体实施方法：将一块泡沫铜放入氨水溶液中，该氨水溶液包括4g NaOH,和1.14g(NH4)2S2O8溶解在100ml的去离子当中，浸泡反应一小时后取出，用去离子水清洗后再用氮气进行吹干，在表面形成超亲水表面，从而构成亲水层13。
对另一块多孔金属泡沫铜进行疏水化处理，具体实施方法：将另一块泡沫铜放入含2％全氟二乙氧基硅烷的甲醇溶液中，浸泡一小时后取出，用去离子水清洗后放置于真空干燥箱中干燥50-60min，从而形成超疏水表面，构成疏水层12。
将疏水化处理的多孔金属泡沫铜的上表面进行金纳米颗粒的沉积，具体实施方法：将1％柠檬酸钠和0.075％氯金酸溶液按1:1的比例混合，然后将疏水处理的多孔金属泡沫铜放入柠檬酸钠和氯金酸的混合溶液中进行水浴反应生成金纳米颗粒，并放置于真空干燥干燥箱中进行烘干50-60min，使其附着一定比例的等离激元光热转换金纳米颗粒构成光热转换层11。
再将上述制备好的超亲水多孔金属泡沫铜与附着等离激元金纳米颗粒的超疏水多孔金属泡沫铜，通过粘接叠加到一起，形成复合光热转换结构10，其中光热转换层11位于上表面，中间为疏水层12，下表面为亲水层13。
2)制作顶部开口的收集箱20，将超吸水材料毛细吸液芯结构进行裁剪，将其上端与复合光热转换层11的亲水层13连接，下端浸入容器40中。
该步骤中，可利用机械加工等方式将6-8mm厚的亚克力板加工成不同形状和尺寸的板，通过胶粘组成收集箱20。组装后收集箱20的高度为5-10cm，长度、宽度为20-40cm，中间槽道21的宽度W2为2-4cm，高度H2为4-8cm。收集箱20中的大空腔可用于海水淡化析出的盐分收集，槽道21用于供毛细吸液芯30穿过。该收集箱20可将复合光热转换结构10与海水分离开来，从而减少了热量的丧失。
将直径d1为1.5-3.5mm，高度H3为10-20cm的吸水海绵作为毛细吸液芯30，将其上端与亲复合光热转换结构10的下表面牢固粘接，下端浸入容器40中。
3)将复合光热转换结构10安装于收集箱20的开口处，并使收集箱20漂浮或固定于容器40上。完成光热转换海水淡化装置的制备。
本发明还提出一种海水淡化方法，采用上述的复合光热转换结构10、收集箱20、毛细吸液芯30以及容器40实现，通过毛细吸液芯30的毛细力作用，可将容器40内的海水吸至复合光热转换结构10的亲水层13，复合光热转换结构10的光热转换层11吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层13使得海水蒸发，水蒸气从复合光热转换结构10的孔道向上排出，海水中的盐分在下表面的亲水层13中析出，并在重力作用下沉积于收集箱20内，从而实现海水淡化和盐分同时收集的双重效果。
本发明有效避免了光热转换层的盐分沉积，大大减少了光热蒸发的热量丧失，提高了光热转换及海水淡化的效率，可用于海水淡化、污水处理，重金属回收等多个领域。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：包括复合光热转换结构、收集箱、毛细吸液芯以及容器；该容器用于盛放海水；该收集箱设有开口且漂浮或固定于容器上；该复合光热转换结构设于收集箱的开口处，其相对收集箱一侧设有亲水层，另一侧设有光热转换层,该光热转换层和亲水层之间还设有疏水层；该毛细吸液芯一端与亲水性层连接，且另一端浸入容器中以将海水吸至亲水层。
2.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：所述复合光热转换结构的基材为多孔泡沫结构，该多孔泡沫结构为泡沫镍、泡沫铜和泡沫铁中的任一种。
3.如权利要求2所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：所述多孔泡沫结构包括一层或多层的多孔泡沫板。
4.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：所述光热转换层的材料为碳材料、贵金属纳米粒子和半导体光热材料中的任一种。
5.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：所述收集箱的材料为塑料板，亚克力板和PVC板中的任一种。
6.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：包括有至少一收集箱和至少一毛细吸液芯。
7.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：包括有两收集箱，相邻两收集箱之间设有槽道，该毛细吸液芯穿过该槽道。
8.如权利要求1所述的一种光热转换海水淡化装置，其特征在于：所述毛细吸液芯采用超吸水性材料。
9.一种光热转换海水淡化装置的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选取两块多孔泡沫板进行加工，对其中一多孔泡沫板进行亲水化处理形成亲水层，另一多孔泡沫板进行疏水化处理形成疏水层，并在疏水层上沉积光热转换材料构成光热转换层；然后将两块多孔泡沫板叠加制得复合光热转换结构；
2)制作顶部开口的收集箱，将超吸水材料毛细吸液芯结构进行裁剪，将其上端与复合光热转换层的亲水层连接，下端浸入容器中；
3)将复合光热转换结构安装于收集箱的开口处，并使收集箱漂浮或固定于容器上。
10.一种海水淡化方法，其特征在于：采用复合光热转换结构、收集箱、毛细吸液芯以及容器实现，通过毛细吸液芯将容器内的海水吸至复合光热转换结构的亲水层，复合光热转换结构的光热转换层吸收太阳能转换为热能并传导至亲水层使得海水蒸发，水蒸气从复合光热转换结构的孔道排出，析出的盐分沉积于收集箱内，实现盐分的快速分离。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113772771A (zh) * | 2021-10-12 | 2021-12-10 | 江西省纳米技术研究院 | 管状流体流动无盐结晶光热海水淡化装置及其制备方法 |
| CN114089667A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-25 | 南京大学 | 一种具有太阳追踪效果、有效防盐沉积的水蒸气产生*** |
| CN114702093A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-05 | 陕西科技大学 | CNTs改性聚氨酯海绵制备三维多孔阻盐界面蒸发器的方法 |
| CN114772670A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-22 | 广东工业大学 | 一种蒸发器及其制造方法、海水淡化装置 |
| CN114853103A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-05 | 南京理工大学 | 基于同性离子排斥的局部加热式盐溶液水分离装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107879405A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-04-06 | 西安交通大学 | 一种太阳能水蒸发纯化和分解装置 |
| CN109422317A (zh) * | 2018-02-01 | 2019-03-05 | 深圳大学 | 一种表面自除盐的光热蒸发***及其制备方法 |
| CN109652012A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-19 | 北京工业大学 | 一种自漂浮高效光热转换海水淡化材料的制备方法及应用 |
| CN111620401A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种漂浮式太阳能海水淡化-制盐双效装置 |
| CN112978834A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中国矿业大学 | 一种水面漂浮式冷凝器太阳能海水淡化装置 |
-
2021
- 2021-06-22 CN CN202110691272.0A patent/CN113479958A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107879405A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-04-06 | 西安交通大学 | 一种太阳能水蒸发纯化和分解装置 |
| CN109422317A (zh) * | 2018-02-01 | 2019-03-05 | 深圳大学 | 一种表面自除盐的光热蒸发***及其制备方法 |
| CN109652012A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-19 | 北京工业大学 | 一种自漂浮高效光热转换海水淡化材料的制备方法及应用 |
| CN111620401A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种漂浮式太阳能海水淡化-制盐双效装置 |
| CN112978834A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 中国矿业大学 | 一种水面漂浮式冷凝器太阳能海水淡化装置 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113772771A (zh) * | 2021-10-12 | 2021-12-10 | 江西省纳米技术研究院 | 管状流体流动无盐结晶光热海水淡化装置及其制备方法 |
| CN114089667A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-25 | 南京大学 | 一种具有太阳追踪效果、有效防盐沉积的水蒸气产生*** |
| CN114702093A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-05 | 陕西科技大学 | CNTs改性聚氨酯海绵制备三维多孔阻盐界面蒸发器的方法 |
| CN114702093B (zh) * | 2022-04-18 | 2023-12-22 | 陕西科技大学 | CNTs改性聚氨酯海绵制备三维多孔阻盐界面蒸发器的方法 |
| CN114853103A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-05 | 南京理工大学 | 基于同性离子排斥的局部加热式盐溶液水分离装置 |
| CN114853103B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-10-31 | 南京理工大学 | 基于同性离子排斥的局部加热式盐溶液水分离装置 |
| CN114772670A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-22 | 广东工业大学 | 一种蒸发器及其制造方法、海水淡化装置 |
| CN114772670B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-08-15 | 广东工业大学 | 一种蒸发器及其制造方法、海水淡化装置 |
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