[發明專利]一種海水持續淡化裝置及方法

有效

• 申請號: 201910926145.7
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110723769B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 侯旭;謝歆雯;王苗;鄧文燕;熊輝;何文
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;游學明

1.一種海水持續淡化裝置，其特征在于，包括：

碳基復合膜單元：所述的碳基復合膜單元包括碳納米管復合多孔膜，所述的碳納米管復合多孔膜為碳基材料復合疏水聚合物制備得到疏水碳基復合膜，通過打孔獲得具有微-納米多級孔結構的疏水碳基復合膜；

供電單元：所述供電單元為太陽能供電單元，為碳基復合膜單元提供電能；

淡水收集單元，收集碳基復合膜單元處理后的淡水；

白天有光照條件下，碳基復合多孔膜進行光熱轉換，為體系提供熱量及傳質驅動力，完成海水淡化過程，同時使用供電單元的太陽能電池板將光能以電能形式存儲；白天光照不足或者夜間條件下，太陽能電池板存儲的電能為碳基復合膜單元供電，使其產生焦耳熱為體系提供熱量及傳質驅動力，進行海水淡化過程，以此循環實現電熱-光熱交替不間斷持續海水淡化；

組成的裝置包括一殼體以及一頂蓋，殼體底部設有海水儲槽，海水儲槽上設有采用三明治結構封裝的碳基復合多孔膜及電極，并且碳基復合多孔膜與海水接觸，碳基復合多孔膜產生熱量后熱量使水相變，汽化的水分子通過碳基復合多孔膜中微-納米孔道系統，到達頂蓋內表面，冷凝后純水沿內表面坡度最終匯聚于純水收集槽，由純水出口引出，完成海水淡化，其中，

海水儲槽的左右側壁分別設電極出口孔；重鹽水入口穿過海水儲槽的左側壁與海水儲槽連接，以維持重鹽水儲槽中重鹽水水位；碳基復合多孔膜-電極封裝夾片漂浮位位于重鹽水儲槽中，用于放置三明治結構封裝的碳基復合多孔膜及電極；純水收集槽呈回字形包圍重鹽水儲槽；

所述的三明治封裝結構為聚甲基丙烯酸甲酯板-硅膠-碳基復合多孔膜/電極-硅膠-聚甲基丙烯酸甲酯板依序疊加。

2.根據權利要求1所述的一種海水持續淡化裝置，其特征在于：碳基材料復合疏水聚合物制備得到的疏水碳基復合膜，進一步在其表面涂覆有光熱/電熱響應性的金屬配合物分子以增強其電焦耳熱和光熱效應。

3.根據權利要求1所述的一種海水持續淡化裝置，其特征在于：所述的打孔，打孔區域面積為5mm×5mm設有30-100個孔，每個孔的孔徑為50-120μm。

4.根據權利要求1所述的一種海水持續淡化裝置，其特征在于：電極連接結構包括：鈦電極正極，鈦電極負極，螺釘孔槽，碳膜位置區域，碳膜；使用導電銀膠使每片碳膜上下邊緣分別與鈦電極正極和負極的叉指部分上下邊緣緊密粘接，碳膜左右邊緣不與鈦電極粘接。

5.一種海水持續淡化方法，其特征在于：采用權利要求1所述的海水持續淡化裝置進行，白天有光照條件下，碳基復合多孔膜進行光熱轉換，為體系提供熱量及傳質驅動力，完成海水淡化過程，同時使用太陽能電池板將光能以電能形式存儲；白天光照不足或者夜間條件下，太陽能電池板存儲的電能為碳基復合膜單元供電，使其產生焦耳熱為體系提供熱量及傳質驅動力，進行海水淡化過程，以此循環實現電熱-光熱交替24小時持續海水淡化；

裝置工作方式：打開頂蓋，將碳基復合多孔膜-電極封裝夾片卡于，電極由電極出口孔引出，關閉頂蓋；重鹽水由重鹽水入口注入，使碳基復合膜-電極封裝夾片漂浮于重鹽水儲槽中并且夾片鏤空部分允許碳基復合多孔膜與鹽水接觸，裝置工作時碳基復合多孔膜產生熱量使水相變蒸發，水蒸氣在裝置頂蓋冷凝，冷凝后純水沿內表面坡度最終匯聚于純水收集槽，并沿頂蓋側壁滑入純水收集槽，再由純水出口引出，完成海水淡化。

6.根據權利要求5所述的一種海水持續淡化方法，其特征在于：太陽能電池板提供的直流電的電壓為5–30V。