[发明专利]一种具有分层多孔结构的海水蒸发器的制备方法

说明书

本发明涉及海水淡化技术领域，具体地，涉及一种具有分层多孔结构的海水蒸发器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1制备装载有柠檬酸钾的杨絮；S2制备活化多孔炭；S3制备碳化密胺树脂海绵；S4制备悬浮液；S5制得海水蒸发器。与现有技术相比，本发明提出制备方法，具有生产工艺简单，制造成本低，产品长期稳定性好等优点，且按本发明制备方法制备的具有分层多孔结构的海水蒸发器，能够均匀而高效地将海水输送到蒸发界面，具有优异光吸收，良好输水和保温能力，可显著提高对海水的淡化效率。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体地，涉及一种具有分层多孔结构的海水蒸发器的制备方法。

背景技术

随着经济的不断的发展，淡水资源短缺成为全球社会发展所面临的共同难题。由于海水占地球水资源总量的97％以上，因此，海水淡化被认为是缓解淡水稀缺问题的重要途径。然而，传统的用于淡水生产的压力蒸汽蒸馏、多级闪蒸蒸馏和反渗透技术存在功耗大、集中安装占地面积大和维护频繁等问题。

现有技术中，太阳能驱动的界面蒸技术是一种利用海水和太阳能持续获取淡水的理想策略。与传统海水淡化技术相比，浮动结构的太阳能界面蒸发系统将热量集中在液气界面，可有效减少因加热散装水而造成的不必要热损失，实现了较高的转换效率。为了实现高效的太阳能驱动界面蒸发，各种结构设计巧妙、成分先进的材料被提出，如三维非均匀光吸收表面的构建、三维多孔结构光热材料、碳基材料、聚合物等。这些材料的提出和应用都极大地促进了海水淡化技术的发展，为实现海水高效蒸发提供了新的思路。但生产工艺复杂、成本高、产品长期稳定性差，仍然是实现海水蒸发器工业化生产的巨大挑战。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种生产工艺简单，制造成本低，产品长期稳定性好的具有分层多孔结构的海水蒸发器的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种具有分层多孔结构的高效海水蒸发器的制备方法，包括如下步骤：

S1制备装载有柠檬酸钾的杨絮：将收集到的杨絮依次用乙醇和去离子水清洗干净，并在60℃的烘箱中烘干过夜，得到干燥的杨絮；取5g干燥的杨絮浸泡在100ml摩尔浓度为0.5mol/L的柠檬酸钾溶液中，待其完全吸收柠檬酸钾溶液后，冷冻干燥，得到装载有柠檬酸钾的杨絮；

S2制备活化多孔炭：将装载有柠檬酸钾的杨絮在氮气氛围下，进行一步碳化和活化，再用摩尔浓度为3mol/L的盐酸处理一步碳化和活化后得到的产物，并用去离子水洗涤至中性，得到活化多孔碳；

S3制备碳化密胺树脂海绵：将密胺树脂海绵分别在无水乙醇和去离子水中超声清洗30min后，在60℃下干燥12h，然后以10℃/min的升温速率升温至600～800℃下退火5min，得到碳化密胺树脂海绵；

S4制备悬浮液：将固体PVA加入到去离子水中，95℃下搅拌溶解，得到10～20g/L的PVA溶液，将S2中得到的活化多孔碳按一定比例加入到PVA溶液中，搅拌24h，得到悬浮液；

S5制得海水蒸发器：将S3中得到的碳化密胺树脂海绵浸渍在S4中得到悬浮液中，使碳化密胺树脂海绵充分吸收悬浮液后，冷冻干燥，得到最终的海水蒸发器。

优选地，S2中，所述将装载有柠檬酸钾的杨絮在氮气氛围下，进行一步碳化和活化，包括如下步骤：

将装载有柠檬酸钾的杨絮在氮气氛围下以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温3h，再以10℃/min的升温速率升温至800～950℃，保温1h。

优选地，S2中，第二个升温阶段升温后的温度控制在850℃。

优选地，S3中升温后的温度控制在700℃。

优选地，S4中活化多孔碳与PVA的质量比为7:3。