CN108193349A - 一种三维间隔填充结构电热蒸发织物、制备方法及应用 - Google Patents

一种三维间隔填充结构电热蒸发织物、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维间隔填充结构电热蒸发织物、制备方法及应用。所述织物包括依次复合的电热蒸发层、漂浮隔热层、吸水层，三者通过间隔纱交织为一体。制备方法为：开动引纬装置，引入上下层纬纱；单组综框运动带动上下层经纱同步交织，织造电热蒸发层和吸水层；重复操作多次，实现多个上下面纱织造循环；在电热蒸发层与吸水层之间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，构成漂浮隔热层；打纬；采用步进电机卷取。将电热蒸发层中导电纤维的两端连接电极，利用导电纤维产生的热量将蒸发层的水分加热蒸发。该织物具有三维中空一体结构，质量轻，强度高，结构简单，可以产业化生产；在海水淡化和污水处理领域具有重要应用前景。

Description

一种三维间隔填充结构电热蒸发织物、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种三维间隔填充结构电热蒸发织物、制备方法及应用，属于新材料技术领域。
背景技术
陆地上的淡水资源总量只占地球上水体总量的2.53％，淡水的绝大部分又被封冻在南北两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。淡水资源的时空分布不均和人类的不合理利用，使世界上许多地区面临着严重的淡水资源危机。随着经济的发展，淡水的使用量急剧增加，而经济增长、人口增加以及水体的污染，导致我国当前淡水资源严重短缺，成为经济持续发展的重要障碍，淡水资源的开发势在必行。海水淡化技术是解决淡水来源的有效途径，不断地在创新和发展，应用前景广阔。
目前，海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法等。蒸馏法中的多级闪蒸技术，动力消耗大，设备的操作弹性小，多效蒸馏技术的低温多效蒸馏设备体积较大，装置费用高；电渗析法工艺简单，除盐率高，但水回收率低，队不带电荷的物质无脱除能力，且能耗大，不适用大规模的海水淡化工程；反渗透法需要具有选择透过性能的“半透膜”，膜的寿命和抗污染问题不能有效解决，反渗透膜、高压泵、能量回收装置需定期更换。以上技术主要是利用热能和电能作为海水淡化的能源，且淡化效率不高，设备复杂，淡化过程慢。因此，研发新型的蒸发织物对海水或者其它类型的污水进行蒸馏提纯非常必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能对海水或其它污水进行提纯的液体蒸发织物。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，包括依次复合的电热蒸发层、漂浮隔热层、吸水层，三者通过间隔纱交织为一体；电热蒸发层由电热蒸发层经纱、电热蒸发层纬纱构成，吸水层由吸水层经纱、吸水层纬纱构成，漂浮隔热层内设有漂浮嵌入材料。间隔纱具有将各层织物捆绑成为一个整体，并且将吸水层的水分传导到蒸发层。
优选地，所述电热蒸发层经纱、电热蒸发层纬纱采用导电纤维与吸水蒸发纤维间隔交叉排放进行混杂织造而成。
更优选地，所述导电纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维和金属镀层纤维中的任意一种或几种的混杂；吸水蒸发纤维采用天然纤维、亲水改性的化学纤维或其膨体纱。
优选地，所述间隔纱采用天然纤维、再生纤维素纤维或亲水改性的化学纤维。
更优选地，所述天然纤维为棉或麻；化学纤维为涤纶、锦纶或丙纶。
优选地，所述漂浮嵌入材料采用拒水海绵、拒水泡沫材料或两端封闭的空心管状材料。目的是实现织物漂浮和隔绝蒸发层热量的耗散，使蒸发层的吸收的热量聚集在蒸发层表面，起到快速加热和蒸发水分的作用。
优选地，所述间隔纱的交织密度为2～10根经纱织造循环。
本发明还提供了上述三维间隔填充结构电热蒸发织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：开动引纬装置，引入上下层纬纱；
第二步：单组综框运动带动上下层经纱同步交织，实现上下面层，即电热蒸发层和吸水层的织造；
第三步：重复第一步、第二步操作多次，实现多个上下面纱织造循环；
第四步：在电热蒸发层与吸水层之间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，构成漂浮隔热层；
第五步：打纬后，采用步进电机卷取；
第六步：重复第四步、第五步，完成需要的织造循环。
本发明还提供了上述三维间隔填充结构电热蒸发织物的应用，其特征在于，将电热蒸发层中导电纤维的两端连接电极，利用导电纤维产生的热量将蒸发层的水分加热蒸发。该织物可以用于海水淡化，也可以用于工业废水，农业污水的净化处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供了一种三维间隔填充结构电热蒸发织物的制备方法，通过三维织造工艺将不同特性的纤维织造在一起，实现了集导水、隔热和蒸发于一体的液体蒸发织物；
2.本发明获得的三维间隔填充结构电热蒸发织物，通过嵌入低密度的拒水隔热材料，实现织物漂浮和隔绝蒸发层热量的耗散，使蒸发层的吸收的热量聚集在蒸发层表面，提高了水分蒸发效率；
3.本发明提供了一种三维间隔填充结构电热蒸发织物具有三维一体结构，强度高、蒸发速度快，可用于海水淡化和污水处理领域；
4.本发明提供了一种三维间隔填充结构电热蒸发织物的制备方法，工艺简单，工艺流程短，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的三维间隔填充结构电热蒸发织物的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-3制备的三维间隔填充结构电热蒸发织物如图1所示，其包括依次复合的电热蒸发层1、漂浮隔热层2、吸水层3，三者通过间隔纱9交织为一体；电热蒸发层1由电热蒸发层经纱4、电热蒸发层纬纱5构成，电热蒸发层经纱4、电热蒸发层纬纱5采用导电纤维与吸水蒸发纤维间隔交叉排放进行混杂织造而成。吸水层3由吸水层经纱6、吸水层纬纱7构成，漂浮隔热层2内设有漂浮嵌入材料8。
实施例1
一种碳纤维三维间隔填充结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用T-300碳纤维(东丽公司，12K)作为导电纤维，选用细度为15支的棉纤维作为吸水纤维，两者间隔排列，混杂比1∶1，织造电热蒸发层1；选用30支苎麻纤维作为间隔纱9；选用长度10厘米，宽度0.4厘米，高度0.5厘米，孔径为10-20微米的闭孔发泡海绵作为漂浮嵌入材料8；选用20支棉纤维作为经纬纱织造吸水层3；设定织物宽度10厘米，经纬密：5根/厘米；间隔纱9的密度：2.5根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入上下层纬纱；
第二步：单组综框运动带动上下层经纱同步交织，实现上下面层，即吸水层3和电热蒸发层1的织造；重复前两步操作一次，实现两个上下面纱织造循环；
第三步，在上下面层中间放入漂浮嵌入材料8，双组综框运动带动间隔纱9相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成50个织造循环。
所获得的碳纤维三维间隔填充结构电热蒸发织物，长度20厘米；高度0.6厘米。
实施例2
一种镀镍碳纤维三维间隔填充结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用镀镍碳纤维(苏州捷迪纳米科技公司)作为导电纤维；选用细度为20支的苎麻纤维作为吸水纤维，两者间隔排列，混杂比1∶1，织造电热蒸发层1；选用15支棉纤维作为经纬纱织造吸水层3；选用20支苎麻纤维作为间隔纱9；选用长度10厘米，宽度0.5厘米，高度0.5厘米，孔径为10-20微米的闭孔发泡海绵作为漂浮嵌入材料8；设定织物宽度10厘米，经纬密：4根/厘米；间隔纱9的密度：2根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入上下层纬纱；
第二步：单组综框运动带动上下层经纱同步交织，实现上下面层，即吸水层3和电热蒸发层1的织造；重复前两步操作一次，实现两个上下面纱织造循环；
第三步，在上下面层中间放入漂浮嵌入材料8，双组综框运动带动间隔纱9相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成40个织造循环。
所获得的镀镍碳纤维三维间隔填充结构电热蒸发织物，长度20厘米；高度0.6厘米。
实施例3
一种碳纳米管纱线三维间隔填充结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用直径为0.8毫米的碳纳米管膜卷纱(苏州捷迪纳米科技有限公司)作为导电纤维，选用细度为20支的苎麻纤维作为吸水纤维，两者间隔排列，混杂比1∶1，织造电热蒸发层1；选用600tex再生纤维素长丝作为经纬纱织造吸水层3；选用两端封闭直径0.5厘米，孔隙率80％的聚乙烯空心管作为漂浮嵌入材料8，选用30至苎麻纤维作为间隔纱9；设定织物宽度10厘米，经纬密：10根/厘米；间隔纱9的密度：2根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入上下层纬纱；
第二步：单组综框运动带动上下层经纱同步交织，实现上下面层，即吸水层3和电热蒸发层1的织造；重复前两步操作5次，实现两个上下面纱织造循环；
第三步，在上下面层中间放入漂浮嵌入材料8，双组综框运动带动间隔纱9相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成40个织造循环。
所获得的碳纳米管纱线三维间隔填充结构电热蒸发织物，长度20厘米；高度0.6厘米。

Claims (9)

1.一种三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，包括依次复合的电热蒸发层(1)、漂浮隔热层(2)、吸水层(3)，三者通过间隔纱(9)交织为一体；电热蒸发层(1)由电热蒸发层经纱(4)、电热蒸发层纬纱(5)构成，吸水层(3)由吸水层经纱(6)、吸水层纬纱(7)构成，漂浮隔热层(2)内设有漂浮嵌入材料(8)。
2.如权利要求1所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述电热蒸发层经纱(4)、电热蒸发层纬纱(5)采用导电纤维与吸水蒸发纤维间隔交叉排放进行混杂织造而成。
3.如权利要求2所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述导电纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维和金属镀层纤维中的任意一种或几种的混杂；吸水蒸发纤维采用天然纤维、亲水改性的化学纤维或其膨体纱。
4.如权利要求1所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述间隔纱(9)采用天然纤维、再生纤维素纤维或亲水改性的化学纤维。
5.如权利要求3或4所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述天然纤维为棉或麻；化学纤维为涤纶、锦纶或丙纶。
6.如权利要求1所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述漂浮嵌入材料(8)采用拒水海绵、拒水泡沫材料或两端封闭的空心管状材料。
7.如权利要求1所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物，其特征在于，所述间隔纱(9)的交织密度为2～10根经纱织造循环。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：开动引纬装置，引入上下层纬纱；
第二步：单组综框运动带动上下层经纱同步交织，实现上下面层，即电热蒸发层(1)和吸水层(3)的织造；
第三步：重复第一步、第二步操作多次，实现多个上下面纱织造循环；
第四步：在电热蒸发层(1)与吸水层(3)之间放入漂浮嵌入材料(8)，双组综框运动带动间隔纱(9)相互交织，构成漂浮隔热层(2)；
第五步：打纬后，采用步进电机卷取；
第六步：重复第四步、第五步，完成需要的织造循环。
9.一种权利要求1-7任意一项所述的三维间隔填充结构电热蒸发织物的应用，其特征在于，将电热蒸发层(1)中导电纤维的两端连接电极，利用导电纤维产生的热量将蒸发层的水分加热蒸发。
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