[发明专利]一种基于柚子皮复合光热转换材料及其制备与应用

说明书

本发明属于太阳能光热转换的技术领域，公开了一种基于柚子皮复合光热转换材料及其制备与应用。所述方法：1)去除柚子皮黄色的外皮，获得白色柚子囊；2)将柚子囊浸泡于碳酸锰的水溶液中，吸附处理，干燥，碳化处理，获得基于柚子皮复合光热转化材料。本发明的方法简单，原料来源广泛，成本低，同时所制备的柚子皮复合光热转化材料光热转换效果好，抗盐效果优异。所述基于柚子皮复合光热转化材料用于太阳能海水淡化领域、印染废水和/或重金属离子废水净化领域，净化效果好。

技术领域

本发明属于太阳能光热转换技术领域，具体涉及一种基于柚子皮复合光热转化材料及其制备方法与应用。所述光热转换材料应用于太阳能海水淡化领域和/或废水净化领域。

背景技术

为了解决世界水资源短缺问题，科研工作者采用了不同的水处理技术对海水进行淡化。目前，常用的海水淡化技术是：多效闪蒸、多效海水淡化、膜蒸馏、反式渗透膜等。但是这些方法多数是由一整套流程组成，设备庞大、占地面积广且需要大量的能源驱动，此外海水对设备的腐蚀以及在处理过程中钙镁离子的结垢问题障碍了这些技术的进一步发展。

太阳能是一种清洁可持续能源，利用太阳能进行海水淡化来获得淡水是一种有效的方法。近年来，科研工作者发现了多种光热转化材料并将其使用在太阳能海水淡化领域，如等离激元材料、半导体材料、碳基材料、高分子材料。其中半导体、等离激元、部分碳基材料如石墨烯、氧化石墨烯等材料成本高，材料的制备条件要求高且制备流程复杂。生物来源的碳基材料如蘑菇、土豆、甘蔗等通过冻干处理后高温碳化的方法制备光热材料，虽然通过冻干的方法来保持碳基材料的本身结构，但与此同时也大大增加了材料的制备成本。因此开发出低成本、制备方法简单的光热转化材料，成为太阳能海水淡化领域需要解决的关键问题。

本发明使用来源广泛的食品加工废弃物柚子皮作为原材料，利用柚子皮囊的多孔结构吸附碳酸锰来支撑柚子囊的多孔结构，减少其在高温碳化时的收缩。本发明的方法，不需要冻干，大大降低和简化了光热转换材料的制备成本。此外，填充的碳酸锰高温分解生成的锰氧化合物可以进一步提升柚子皮复合光热材料的光热效果，从而提升海水淡化效率，也提高了废水净化的效率，净化效果好。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于柚子皮复合光热转化材料及其制备方法，来解决现有技术中的太阳能光热转化材料成本高，制备流程复杂的问题。本发明的方法简单，原料来源广泛，成本低，同时所制备的柚子皮复合光热转化材料光热转换效果好。

本发明的另一目的在于提供上述基于柚子皮复合光热转化材料的应用。所述基于柚子皮复合光热转化材料用于太阳能海水淡化领域和/或废水净化领域。所述柚子皮复合光热转化材料还用于制备太阳能光热蒸发装置，所述装置用于太阳能海水淡化领域和/或废水净化领域。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于柚子皮复合光热转化材料的制备方法，包括以下步骤：

1)去除柚子皮黄色的外皮，获得白色柚子囊；

2)将柚子囊浸泡于碳酸锰的水溶液中，吸附处理，干燥，碳化处理，获得基于柚子皮复合光热转化材料。

所述碳酸锰的水溶液的浓度为5～20mg/mL，优选为10～20mg/mL；

步骤2)中所述吸附处理的时间为3～6h，吸附处理为振荡处理或超声处理；

步骤2)中所述干燥的温度为60～90℃，干燥的时间为8～12h。

步骤2)中所述碳化处理的条件为400～700℃保温2～4h；碳化处理的氛围为保护性氛围；碳化处理时的升温速率为5～10℃/min。

所述基于柚子皮复合光热转化材料用于太阳能海水淡化领域和/或废水净化领域，如：天阳能海水淡化，印染废水的净化、重金属离子(如：铜离子、铁离子和/或铬离子)废水的净化。