[发明专利]一种光热蒸馏膜的制备方法及含有该光热蒸馏膜的高效太阳能脱盐装置

说明书

一种光热蒸馏膜的制备方法及含有该光热蒸馏膜的高效太阳能脱盐装置，属于水资源处理技术领域。所述方法为：将吡咯单体均匀分散于去离子水中；按照长×宽=n+2x：n的比例裁剪纤维纸，将裁剪好的纤维纸放入吡咯单体溶液中预浸润1min~1h；加入氧化剂，摇晃震荡10min~2 h，即得到高吸光度和高水稳定性的的聚吡咯纤维纸。所述装置包括光热蒸馏膜、EPE泡沫、海水箱、倾斜冷凝面、冷凝水箱和冷凝水出水口，其核心部分为具有高效光热转换能力的聚吡咯纤维纸。本发明的优点是：本发明的脱盐装置，结构简单，成本低廉，蒸发效率高，可以存储淡水也可随时取用；本发明中聚吡咯纤维纸与EPE泡沫的双层结构可以有效的减少热损失，在一个太阳光强下（1kW/m²）的光热蒸发效率达到90%。

技术领域

本发明属于水资源处理技术领域，具体涉及一种光热蒸馏膜的制备方法及含有该光热蒸馏膜的高效太阳能脱盐装置。

背景技术

当前淡水资源匮乏、能源短缺成为饮用水资源利用面临的主要问题，尤其是沿海地区和偏远海岛地区，海水淡化已成为获取饮用水的主要甚至是唯一的途径，在过去的几十年里，多级闪蒸、多效蒸发和反渗透等海水淡化方法已获得了巨大成功，但是这些方法消耗大量燃料和电力，所以降低海水淡化能耗是关键。太阳能作为一种可持续的绿色能源，成为近年来能源利用的焦点，太阳能光热膜蒸馏技术也逐渐发展起来。

太阳能光热膜蒸馏，是利用一种可以将太阳光转换为热量的材料将海水加热，使水以蒸汽的形式脱除盐分，得到淡化的过程。太阳能光热膜蒸馏用于海水淡化装置目前主要为斜板式，以装置简单方便淡水回收率高为主要目标。目前，研究集中于光热转换膜的制备及光热蒸发效率的提高。从传统的整体加热水到最新研究中的界面加热水，光热蒸发效率得到了极大的提高，尤其是在构建双层结构之后。双层结构一般分为光吸收层和热绝缘层，

热绝缘层多为导热能力差的可漂浮物质，如泡沫等，起保温和支撑作用。光热吸收层研究多集中于具有疏水特征的贵金属和制备复杂的石墨烯，从实用性角度来讲，膜的使用成本过高，并且具有疏水性的膜一定程度上减少水的蒸发面积，使得蒸发效率降低。因此，光吸收能力强的廉价的光热转换膜及光热蒸发效率高的光热膜蒸馏系统是目前研究的重点，也是今后规模使用的必然趋势。发明内容

本发明的目的是为了解决现有光热转换膜的制造成本高并且不具备超亲水性质，光热膜蒸馏系统效率低及蒸发装置复杂的问题，提供一种光热蒸馏膜的制备方法及含有该光热蒸馏膜的高效太阳能脱盐装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种光热蒸馏膜的制备方法，所述光热蒸馏膜为聚吡咯纤维纸，所述方法具体步骤如下：

步骤一：取吡咯单体溶于去离子水中，超声分散均匀，得到吡咯单体溶液，其中，超声时间为10~30min，吡咯单体溶液的浓度为0.01~0.5 mol/L；

步骤二：按照长：宽=n+2x：n的比例裁剪纤维纸，其中，n为1~15cm，x为泡沫厚度；

步骤三：将步骤二裁好的纤维纸放入步骤一制备的均匀吡咯单体溶液中，预浸润1min~1h；

步骤四：向步骤三中的吡咯单体溶液中加入FeCl₃·6H₂O，摇晃震荡10 min~2 h，即得到黑色的聚吡咯纤维纸，其中，吡咯单体与FeCl₃·6H₂O的摩尔质量比为1:1。

一种上述制备的光热蒸馏膜的高效太阳能脱盐装置，所述装置包括光热蒸馏膜、EPE泡沫、海水箱、倾斜冷凝面板、冷凝水箱和冷凝水出水口；

所述海水箱置于冷凝水箱内，所述倾斜冷凝面板扣合在冷凝水箱上部的敞口端处，在冷凝水箱与海水箱之间的底部设置有一冷凝管出水口，所述光热蒸馏膜紧密贴合在EPE泡沫的上部构成双层结构，双层结构的光热蒸馏膜和EPE泡沫漂浮在海水箱内的海水水面上。