[發(fā)明專利]全天候太陽能蒸發(fā)凈水器及其制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111039342A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳翔;張梓涵;包榕;金熹
• 申請（專利權(quán)）人: 吳翔;張梓涵
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種全天候太陽能蒸發(fā)凈水器，包括透明罩、處理腔、污水腔、多孔吸水材料；多孔吸水材料位于污水腔內(nèi)，污水腔位于處理腔內(nèi)；透明罩蓋于處理腔上；污水腔設(shè)有污水入口，處理腔設(shè)有凈水出管，充分利用黑色海綿高效的光熱轉(zhuǎn)換性能、隔熱性能和疏水性能以及親水海綿材料良好的吸水性能，使得該蒸發(fā)器具有高效的太陽能蒸發(fā)效率以及高效的自蒸發(fā)效果。該方法以太陽光或模擬太陽光為光源，無需其他能量來源，綠色環(huán)保、操作簡便快捷，采用商業(yè)化聚合物泡沫的結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)為制造高效、大規(guī)模、耐用的太陽能蒸汽系統(tǒng)提供了廣闊的空間，可廣泛應(yīng)用于蒸汽發(fā)電、污水處理、海水淡化等行業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用太陽能的全天候水蒸發(fā)系統(tǒng)，可廣泛的應(yīng)用于石油化工、制藥、污水處理、海水淡化、食品等行業(yè)。

背景技術(shù)

水是人類社會賴以生存和發(fā)展的基本物質(zhì)，而存在于河流、湖泊和可供人類直接利用的地下淡水目前僅占地球水資源的0.36%。隨著人類社會的快速發(fā)展，水污染也成為全球性問題。一方面，隨著世界城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，生活污水的排放量在日益增長；另一方面，工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致污水的排放量越來越大，且污水的成分益發(fā)復(fù)雜，不僅含有大量的無機(jī)鹽，還含有大量不易分解的有機(jī)污染物。這些污染物會使水體富營養(yǎng)化，藻類及其它浮游生物迅速繁殖，水中溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，造成魚類及其它生物大量死亡。而一些地區(qū)的人們由于長期飲用不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水，產(chǎn)生了各種病癥，直接影響著他們的身體健康和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)。

常用的水凈化方法有蒸餾法、離子交換法、滲析法、反滲透膜法以及冷凍法等，這些方法最突出的問題就是能源的消耗。而隨之引起的地球溫室效應(yīng)、空氣污染等問題也告示人們必須謹(jǐn)慎從事。從中國國情出發(fā)，情況更是如此。我國廣大農(nóng)村、孤島等地區(qū)至今仍普遍缺乏電力，因此在中國能源較緊張的條件下，迫切需要發(fā)展一種可循環(huán)利用的自然資源，簡便、高效的凈化水裝置。

傳統(tǒng)太陽能蒸餾器用透鏡或反射鏡來吸收太陽能，這些材料每平方米要花費(fèi)200美元，能源轉(zhuǎn)換效率僅50%左右，在夜間及太陽輻射不理想的情況下工作效率更低；而且蒸餾器制作復(fù)雜，耐久性差，無法擴(kuò)大規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有太陽能蒸餾器蒸發(fā)工藝存在的不足，本發(fā)明提出了一種全天候太陽能蒸發(fā)凈水器及其制備方法與應(yīng)用，具有良好的水捕集能力和蒸發(fā)性能；裝置由疏水性頂層通過可伸縮的涂覆和氣相聚合方法，極高地將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。集成蒸發(fā)器結(jié)合親水性底層良好的抽水和隔熱能力，太陽對蒸汽效率達(dá)到九成。本裝置獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得在沒有光照射的情況下具有很強(qiáng)的自蒸發(fā)效果，提供了一種全天候的太陽能蒸餾器。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

全天候太陽能蒸發(fā)凈水器，包括透明罩、處理腔、污水腔、多孔吸水材料；多孔吸水材料位于污水腔內(nèi)，污水腔位于處理腔內(nèi)；透明罩蓋于處理腔上；污水腔設(shè)有污水入口，處理腔設(shè)有凈水出管。

一種上述全天候太陽能蒸發(fā)凈水器進(jìn)行污水蒸發(fā)處理方法，包括以下步驟，將污水加入污水腔中，光照或者非光照條件下，靜置完成污水蒸發(fā)處理。

本發(fā)明中，多孔吸水材料的制備方法包括如下步驟，將海綿的一部分浸泡氯化鐵溶液中，然后干燥，再與吡咯蒸汽接觸，得到多孔吸水材料；優(yōu)選的，海綿中，浸泡金屬溶液部分的體積為海綿體積的20～25%，使得多孔材料可大量快速吸水的同時(shí)提高水分子逃逸能力；氯化鐵溶液的濃度為25mg/mL，聚吡咯作為疏水組分，在海綿中，對吸水能力以及水分子擴(kuò)散有明顯影響，通過用量的限定，可以得到最優(yōu)的結(jié)果。

本發(fā)明中，透明罩與處理腔為密封結(jié)構(gòu)，即透明罩為處理腔的密封蓋，處理腔可以為透明也可以為非透明；污水腔為開口結(jié)構(gòu)，根據(jù)常識，開口朝上，用于盛放污水，其中污水入口可以為污水腔的開口，也可利用管道與污水腔連通，形成污水輸送的通道，具體為常規(guī)技術(shù)；多孔吸水材料的外徑為污水腔內(nèi)徑的95～100%，從開口將多孔吸水材料置入污水腔，優(yōu)選外徑使得多孔吸水材料發(fā)揮最佳的吸水、擴(kuò)散效果；進(jìn)一步優(yōu)選的，多孔吸水材料中，浸泡氯化鐵溶液的部分朝上。