[发明专利]一种光热海水淡化用多级多孔陶瓷材料及制备方法和应用有效
申请号: | 202110449827.0 | 申请日: | 2021-04-25 |
公开(公告)号: | CN113149699B | 公开(公告)日: | 2022-06-24 |
发明(设计)人: | 崔洪芝;徐瑞琪;魏娜;李健;赵明岗 | 申请(专利权)人: | 中国海洋大学 |
主分类号: | C04B38/06 | 分类号: | C04B38/06;C04B35/56;C04B35/622;C02F1/14;C02F103/08 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 光热 海水 化用 多级 多孔 陶瓷材料 制备 方法 应用 | ||
本发明公开了一种光热海水淡化用多级多孔陶瓷材料及制备方法和应用,它是以Al、TiO2、B2O3、Ti、B4C、C3N4粉末为原料,添加不同体积分数的能提供N元素的造孔剂,之后采用激光束引发自蔓延反应,主要物相组成为Al2O3+TiB2+Ti(C,N)+TiC或+少量TiO2或+少量B2O3或+少量AlN。本发明克服现有光热多孔陶瓷材料工艺复杂、成本高、热稳定性差,孔径小以及光热海水淡化效率不高的缺陷。
技术领域
本发明涉及太阳能海水淡化领域,具体涉及一种具有多级结构的多孔材料及其制备方法和应用。该发明光热多孔陶瓷材料,利用界面光热转化技术,可实现较为高效的光吸收,同时该材料的亲水性、良好的热稳定及化学稳定性也为实现超快速的海水蒸发速率以及长期使用的稳定性奠定了良好的基础。
背景技术
随着全球工业化进程发展的加快,能源紧缺及淡水资源短缺问题日益严重,丰富的海水资源使海水淡化技术成为解决全球淡水资源危机的重要手段之一。然而,常规的海水淡化技术由于设备复杂,运行成本高、能耗高、效率低限制了其广泛应用,同时也加剧了能源紧缺的情况。因此,利用清洁无污染以及可再生的太阳能进行海水淡化将成为重要的发展方向。多孔材料由于其较高的孔隙率及三维连通的孔道为海水蒸发过程中蒸汽的快速逸出提供了有利条件从而为高的海水蒸发速率奠定了基础。
中国专利申请号202010031501.1公开了一种以高硅高钙工业固体废弃物为原料流延成型制备脱盐用疏水多孔硅灰石陶瓷膜的方法。它是以高硅高钙固废为原料,将活化后的高硅高钙固废与活化后的氧化钙、二氧化硅,以CaO:SiO2:固废为13.6%:35%:51.4%(质量分数),配制硅灰石原料。将硅灰石原料与粘结剂聚醚砜(PESf),分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),有机溶剂氮甲基吡咯烷酮(NMP)混合球磨,真空脱气,流延与相转化后,得到陶瓷膜坯体,然后煅烧,最终经疏水剂修饰得到硅灰石多孔陶瓷膜,具有分布均匀的孔结构,良好的疏水性,脱盐率和脱盐通量,但是该方法工艺流程复杂,生产效率低。
中国专利申请号:201711083407.5公开了一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法,它是由以下重量份的物质制成:石墨烯3~12重量份、镁盐10~30重量份、铝盐5~45重量份、表面活性剂2~8重量份、硅烷偶联剂3~6重量份、成膜助剂1~5重量份、碱源2~8重量份、有机溶剂40~80重量份、水100~200重量份。该发明提出的用于海水淡化的层状双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法,可以直接进行海水淡化,而且该陶瓷膜对盐离子具有排斥性,有效防止其堆积阻碍水分子通过,过滤效率高,但是生产成本较高,不利于大规模投入生产。
中国专利申请号:201410044511.3公开了一种用于海水淡化多孔陶瓷的制备技术,它是以粘土、硅石在加氢氧化铝为基本成分,于其中添加气泡形成材料,经高温焙烧成为连续多孔陶瓷材料,再将此多孔陶瓷材料与活性炭相配合作为过滤材料,使得海水通过即可除去海水中的盐分,从而得到质优价廉的饮用水。但是将活性炭配合在载体表面,结合力较差,时间长了容易脱落,不具备良好的循环稳定性,而且孔径单一,高通量与高的光热吸收效率难以兼具。
中国专利申请号:201210242295.4公开了一种低温烧结制备耐酸碱二氧化钛陶瓷超滤膜的方法,它是以硫酸氧钛、草酸铵或草酸为原料,结合溶胶-凝胶法制备小尺寸纳米材料的技术与固态粒子烧结技术,获得低温烧结条件下制备耐酸碱二氧化钛陶瓷超滤膜的技术。该方法生产出的陶瓷超滤膜的膜层孔径分布范围为10-30nm,在0.1MPa操作条件下水通量为400-600L/m3·h;制备得到的陶瓷超滤膜具有很好的抗酸碱性能,具有较大的应用前景。但是该陶瓷膜并未应用于光热海水淡化领域,且二氧化钛在全光谱范围内平均光吸收率较低,不利于提高光热海水淡化的速率及效率。
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