CN216808196U - 一种基于太阳能的海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了海水淡化领域的一种基于太阳能的海水淡化装置，包括用于漂浮于海面的收集容器、连接管和蒸馏水收集器；所述收集容器密闭设置；所述收集容器底部设有通孔和蒸发膜；所述蒸发膜覆盖于所述通孔上；所述蒸发膜包括自上而下设置的疏水层和亲水层；所述连接管一端连通至所述收集容器的底部；所述连接管另一端与所述蒸馏水收集器；通过蒸发膜利用太阳能对海水进行蒸发，通过蒸馏水收集器对蒸馏水进行收集，本装置利用太阳淡化海水，具有绿色环保、易于操作和维护和成本低的特点，同时本装置可以规模化应用，实现淡水的高效产生。

Description

一种基于太阳能的海水淡化装置

技术领域

本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及安全帽头箍配件。

背景技术

由于全球对淡水的需求日益增长，淡水资源短缺已成为全球面临的严峻挑战，特别是发展中国家和偏远农村地区。海水淡化技术被认为是解决淡水资源短缺的有效策略之一。然而传统的反渗透和电渗析等海水淡化技术不仅需要消耗大量化石能源,还需要高成本和复杂的大型工艺装置。这对于发展中国家和偏远农村地区是不可逾越的障碍。受自然水文循环的启发，结合了地球上最丰富的两种自然资源（即太阳能和海水）的太阳能海水淡化是一种经济、绿色和可持续的技术。

根据光热物质在水体中的位置，太阳能驱动蒸发可分为三种类型：传统的底部加热蒸发、纳米颗粒悬浮蒸发和太阳能界面蒸发。传统的底部加热蒸发产生的热能用于加热整体水，而不是用以直接产生蒸汽，从而不可避免的产生大量热损失，导致蒸发效率较低（30～45%）。纳米颗粒悬浮蒸发通常采用等离子体金属、碳基纳米颗粒等来产生蒸汽，通过降低***的热阻和增加光吸收有效提高蒸发效率（70%），但产生的热量不可避免的通过热辐射，热对流和热传导耗散到非蒸发部分，同时纳米颗粒的高成本和回收困难易造成二次污染等限制了其实际应用。

2014年提出来的太阳能界面蒸发技术，通过漂浮在气-液界面的光热材料吸收太阳能并将其转化为热能，使热能限制在水蒸发界面处，大大减少了热损失，实现了较高的蒸发效率（80%）。光热材料在界面式太阳能海水淡化***中起着关键的作用，它决定了光吸收和光热转换的能力，是将太阳能转换为热能的关键，是保证高效产生水蒸汽的基础。研究表明，碳基材料、金属纳米离子、半导体材料、聚合物基材料和生物质材料等光热材料可以用于实现高效的太阳能界面蒸发海水淡化。然而，在实际应用过程中，随着海水的不断蒸发，盐离子在光热材料不断富集形成盐沉积。光热材料表面的盐沉积会降低辐射吸收效率，阻碍水的输送，这必然会降低光热转换效率和蒸发速率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能的海水淡化装置，确保了淡水的高效产生，同时解决了海水盐分在光热材料表面析出导致的堵塞问题，达到持续、高效产生蒸汽的效果。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于太阳能的海水淡化装置，包括用于漂浮于海面的收集容器、连接管和蒸馏水收集器；所述收集容器密闭设置；所述收集容器底部设有通孔和蒸发膜；所述蒸发膜覆盖于所述通孔上；所述蒸发膜包括自上而下设置的疏水层和亲水层；所述连接管一端连通至所述收集容器的底部；所述连接管另一端与所述蒸馏水收集器。

优选的，所述蒸发膜的疏水层材料为由氧化石墨烯-海藻酸钠-全氟辛基三氯硅烷；所述蒸发膜的亲水层材料为氧化石墨烯-海藻酸钠。

优选的，所述收集容器的形状为圆锥状或棱锥状。

优选的，所述蒸馏水收集器低于所述收集容器。

优选的，所述通孔包括第一通孔和多个第二通孔；所述第一通孔的孔径大于所述第二通孔的孔径；所述第一通孔设置于收集容器中心；所述第二通孔环绕所述第一通孔分布。

优选的，所述收集容器底部沿侧壁环绕设置有收集槽；所述连接管一端连通至所述收集容器的收集槽。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型所述蒸发膜包括自上而下设置的疏水层和亲水层；通过上方疏水层和下方亲水层的结构，可以防止蒸发膜上表面出现结晶，从而有效防止了蒸汽通道的堵塞，提高了海水淡化循环的稳定性。

本实用新型所述收集容器密闭设置；所述收集容器底部设有通孔和蒸发膜；所述蒸发膜覆盖于所述通孔上；所述连接管一端连通至所述收集容器的底部；所述连接管另一端与所述蒸馏水收集器；通过蒸发膜利用太阳能对海水进行蒸发，通过蒸馏水收集器对蒸馏水进行收集，本装置利用太阳淡化海水，具有绿色环保、易于操作和维护和成本低的特点，同时本装置可以规模化应用，实现淡水的高效产生。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于太阳能的海水淡化装置的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的收集容器的仰视图。

图中：1收集容器、11收集槽、12第二通孔、13第一通孔、2蒸发膜、21疏水层、22亲水层、3连接管、4蒸馏水收集器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1-2所示，一种基于太阳能的海水淡化装置，包括用于漂浮于海面的收集容器1、连接管3和蒸馏水收集器4；所述收集容器1密闭设置；所述收集容器1的形状为圆锥状或棱锥状；所述收集容器1材料为聚乙烯，透光性好，能够减少辐射损失；密度低，整个装置能够自然漂浮在海面；所述收集容器1底部设有通孔和蒸发膜2；所述通孔包括第一通孔13和多个第二通孔12；所述第一通孔13的孔径大于所述第二通孔12的孔径；所述第一通孔13设置于收集容器中心；所述第二通孔12环绕所述第一通孔13分布，使海水更好的与蒸发膜2结合。

所述蒸发膜2覆盖于所述第一通孔13和第二通孔12上；所述蒸发膜2包括自上而下设置的疏水层21和亲水层22；所述蒸发膜2的疏水层21材料为由氧化石墨烯-海藻酸钠-全氟辛基三氯硅烷；所述蒸发膜的亲水层22材料为氧化石墨烯-海藻酸钠；氧化石墨烯-海藻酸钠的制备过程为：氧化石墨烯（GO）和海藻酸钠（SA）在水中搅拌1h得到氧化石墨烯-海藻酸钠前体，经液氮冷冻、冷冻干燥后得到亲水性的GO-SA气凝胶；氧化石墨烯可在宽谱范围吸收光，具有高光热转换性能，还具有低密度，低导热率和多孔等特性。海藻酸钠用于增加氧化石墨烯的亲水性、增加机械稳定性。

所述氧化石墨烯-海藻酸钠-全氟辛基三氯硅烷的制备过程包括：将GO-SA气凝胶与1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷（PFOTS）的官能团反应，有利于PFOTS对蒸发膜进行疏水表面改性，得到氧化石墨烯-海藻酸钠-全氟辛基三氯硅烷；通过上方疏水层21和下方亲水层22的结构，可以防止蒸发膜2上表面出现结晶，从而有效防止了蒸汽通道的堵塞，提高了海水淡化循环的稳定性。

所述收集容器1底部沿侧壁环绕设置有收集槽11；所述连接管3一端连通至所述收集容器的收集槽11；所述连接管3另一端与所述蒸馏水收集器4；所述蒸馏水收集器4低于所述收集容器1。

工作原理：太阳光照射到收集容器1，通过蒸发膜2利用太阳能对海水进行蒸发；收集容器1的侧壁被外界空气冷却，蒸汽碰到收集容器的侧壁凝结成水滴，水滴沿收集容器的侧壁流到收集槽11内，收集槽11内淡水通过连接管3传送至蒸馏水收集器4储存。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，包括用于漂浮于海面的收集容器（1）、连接管（3）和蒸馏水收集器（4）；所述收集容器（1）密闭设置；所述收集容器（1）底部设有通孔和蒸发膜（2）；所述蒸发膜（2）覆盖于所述通孔上；所述蒸发膜（2）包括自上而下设置的疏水层（21）和亲水层（22）；所述连接管（3）一端连通至所述收集容器（1）的底部；所述连接管（3）另一端与所述蒸馏水收集器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，所述蒸发膜的疏水层（21）材料为由氧化石墨烯-海藻酸钠-全氟辛基三氯硅烷；所述蒸发膜的亲水层（22）材料为氧化石墨烯-海藻酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，所述收集容器的形状为圆锥状或棱锥状。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，所述蒸馏水收集器（4）低于所述收集容器（1）。

5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，所述通孔包括第一通孔（13）和多个第二通孔（12）；所述第一通孔（13）的孔径大于所述第二通孔（12）的孔径；所述第一通孔（13）设置于收集容器中心；所述第二通孔（12）环绕所述第一通孔分布。

6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的海水淡化装置，其特征在于，所述收集容器（1）底部沿侧壁环绕设置有收集槽（11）；所述连接管（3）一端连通至所述收集容器的收集槽（11）。

Images