CN109850973A - 一种海水淡化与污水处理装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海水淡化与污水处理装置及其制备方法，涉及太阳能海水淡化和污水处理领域，包括光热‑蒸汽转化器件和盛盐水/污水的容器，光热‑蒸汽转化器件位于盛水的容器上，光热‑蒸汽转化器件包括吸收体和底座，底座顶部具有凹槽，吸收体位于凹槽内，并与凹槽的底部之间形成薄层水体空间，凹槽底部设有贯穿孔，盛水容器中的盐水/污水能够通过贯穿孔进入薄层水体空间。本发明公布的器件表面无污垢出现，不会影响吸收体吸收太阳能，确保了该器件在长期工作中能量利用效率保持不变，具有很好的稳定性，不仅可以用来高效淡化高浓盐水/污水，并且在产盐，回收重金属方面也具有巨大的的潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热转换技术领域，具体涉及一种海水淡化与污水处理装置及其制备方法。
背景技术
由于人类文明的迅速发展，人类对于洁净水资源的需求越来越大；与此同时，大量的洁净水资源被污染，从而使得洁净水资源短缺成为当前世界面临的最为严峻的挑战之一。为了生产更多的洁净水资源，同时有效处理废水，以缓解净水资源短缺的压力，科研工作者发展了多种水处理技术，如超滤膜技术(UR)、反式膜技术(RO)。在这期间，人们进一步提出了废水零排放(ZLD)的概念，即实现水和溶质的完全分离，作为淡水资源生产和污水处理的终极目标。“废水零排放”不仅可以最大化利用潜在的水资源，而且能最大程度的减少水处理过程对生态环境的不利影响。遗憾的是，直至目前为止，学界和产业界依旧未研究开发出高效且廉价的处理高浓盐水(大于7％盐度)的方法。目前，海水淡化的方法主要可分为基于膜法和基于热蒸馏方法两种。在基于膜法的海水淡化过程中，随着海水浓缩，盐分浓度升高，过滤过程所需的外加压力和能量会显著地增加。这不仅会使过滤膜的寿命大幅缩短，也会使得成本大幅上升。对于基于热蒸馏的淡化技术，当盐分浓度升高时，盐分会很容易结晶出来，使得器件的性能及能量转化效率迅速下降。因此寻找新的高效、稳定、廉价的、可处理高浓度海水/污水的方法是当前备受关注的课题之一。能进一步实现彻底的固液分离，即液体零排放，则是学界和产业界多年来梦寐以求的事情。
近十年来，基于界面太阳能蒸汽产生的技术由于其低碳环保、无需额外化石能量消耗等特点引起了人们的广泛关注。它在海水淡化/污水处理领域有着广阔的潜在应用前景。然而，目前的基于界面加热的太阳能蒸汽产生技术用在海水淡化或污水处理过程中，其光-热转化效率衰减很快；这个问题在处理高浓盐水或污水时会变的更加严重。这主要是因为在海水淡化/污水处理过程中，高效率和良好的稳定性通常不能同时满足。对于基于界面加热的太阳能光蒸汽转化技术，太阳能吸收体捕获太阳能而转化的热量通常被限域在多孔薄层吸收体中，以实现高效的的光-蒸汽转化。然而随着水分子的快速蒸发，盐分(或者其它溶质)不能够及时向下方体块水层进行扩散，便会在太阳能吸收体表面析出或者滞留在吸收体的孔通道内部。此时，结盐(结垢)的太阳能吸收体表面无法充分吸收太阳能，光蒸汽转化效率便会大幅下降。随着海水淡化/污水处理的进行，盐分(或者其它溶质)的浓度会继续升高，这种结盐(结垢)的现象会愈演愈烈，最终导致整个吸收体以及界面太阳能海水淡化/污水处理器件失效。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的光热-蒸汽转化器件稳定性问题、及即不能处理高浓度海水/污水，也不能实现零液体排放的问题。
本发明设计了一种多级结构(Water-lily-inspired Hierarchical Structure,WHS)的光热-蒸汽转化器件，在处理初始10wt％的高浓度盐水和30wt％的含有重金属离子污水时，可实现70～80％的光热转化效率。更值得一提的是，在处理高浓盐水/污水直至水分蒸发完全完毕(只留下盐固体或者溶质固体)的过程中，该器件的光热转化效率并没有出现明显的下降；而且表面依旧可以保持洁净，没有污垢沉积在表面。
具体的方案为提供一种海水淡化与污水处理装置，包括光热-蒸汽转化器件和盛盐水/污水的容器，光热-蒸汽转化器件位于盛水的容器上，所述的光热-蒸汽转化器件包括吸收体和底座，所述底座顶部具有凹槽，吸收体位于凹槽内，并与凹槽的底部之间形成薄层水体空间，凹槽底部设有贯穿孔，盛水容器中的盐水/污水能够通过贯穿孔进入薄层水体空间。
进一步的，所述的薄层水体空间在器件处于工作状态时会被填满水。
进一步的，所述凹槽的深度为5-10cm，薄层水体空间的高度为1-3mm。
进一步的，吸收体直径与凹槽内径保持相同。
进一步的，所述贯穿孔为多个直径为0.5-3mm的一维水通道，均匀分布于凹槽底部。
所述底座的热导率<0.04W m-1K-1，其凹槽底部的厚度为4-7mm，可以有效的抑制热向水体的扩散。
进一步的，所述底座为聚苯乙烯聚苯泡沫、硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维或二氧化硅气凝胶毡中的任一种。在处理盐水/污水时，整个器件自然地漂浮在水面上。
进一步的，所述凹槽底部周围具有斜劈，所述吸收体端部位于斜劈上，以便吸收体能够与凹槽底部保持稳定的空间高度。
所述吸收体为泡沫多孔结构，其孔结构为微米级孔道。
进一步的，所述泡沫多孔结构表面具有陷光结构。
进一步的，所述陷光结构为高度为300-1000nm的刀片状纳米结构。所述的泡沫多孔结构为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫碳中的任一种。
进一步的，所述泡沫铜厚度为1mm，且具有孔径20μm-50μm的微米级孔道。
所述吸收体表面原子层沉积20-50nm厚的三氧化二铝。
所述吸收体修饰平均粒径为10-60nm的炭黑纳米颗粒。
所述吸收体进行氟烷基化的疏水处理。
一种制备以上任一所述光热-蒸汽转化器件的方法，包括以下步骤：
(1)制备吸收体的方法：选取具有孔径20μm-50μm的微米级孔道的泡沫多孔结构，通过碱溶液化学刻蚀、原子层沉积三氧化二铝、炭黑纳米颗粒修饰以及疏水处理制备得到最终的具有多级结构的吸收体；
(2)选取顶部具凹槽的底座，将步骤(1)中的吸收体至于凹槽内，使吸收体与凹槽底部间形成高度为1-3mm的薄层水体空间；
(3)凹槽底部设置多个均匀的直径为0.5-3mm的贯穿孔。
进一步的，所述步骤(1)中的碱溶液化学刻蚀在泡沫多孔结构表面引入高度为300-1000nm的刀片状纳米结构，其碱溶液配方为中氯酸钠，氢氧化钠，十二水合磷酸钠和水的质量比为3.75：5：10：100，水浴加热至95℃保持10分钟。
所述步骤(1)原子层沉积的三氧化二铝的厚度为20-50nm。
所述步骤(1)炭黑纳米颗粒的平均粒径为10-60nm。
所述步骤(1)疏水处理通过氟烷基化吸收体实现，具体的将吸收体浸泡在2％的全氟二乙氧基硅烷(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltrichloro silane)的甲醇(methylalcohol)溶液中一小时后取出，放于加热台上130度烘烤1小时。
本发明的有益效果：
本发明所设计的多级结构(WHS)的光热-蒸汽转化器件，可以利用绿色、清洁、廉价、可再生的太阳能，驱动海水淡化或者污水处理过程的进行。在使用时，吸收体吸收入射的太阳光后，将其高效的转化为热能并传递到吸收体下方与凹槽底部构成的薄层水中，驱动水分子持续蒸发。形成的蒸汽通过多孔吸收体的孔道向上逸散。吸收体和凹槽底部之间的薄层水通过贯穿孔持续供水。
由于蒸发发生在太阳能吸收体的下表面，随着水体的不断蒸发，盐和溶质不会在吸收体上表面析出，而是通过凹槽底部的贯穿孔向下排出到底座的块体水中。具有低热导率的底座可以有效压制被吸收体加热的薄层水向下方块体水的传导热损失，从而确保了高的太阳能利用效率。
本发明可以对高浓度海水或者含有重金属离子的污水进行高效处理，处理过程只消耗太阳能，绿色环保。本发明甚至可以实现零液体排放的海水淡化和污水处理，即可以将海水/污水中的水完全取出，实现固液分离。具有能够实现长时间稳定运行、无结垢出现、能量转化效率高等优点。值得一提的是，该发明所设计的器件可以彻底将盐水/污水的溶液和溶质分离，实现零液体排放的目标。
附图说明
图1为本发明器件的示意图；
图2为本发明器件的吸收体示意图；
图3为本发明器件的吸收体上的陷光结构示意图；
图4为本发明器件的吸收体在氟烷基化后变的疏水的示意图；
图5为传统吸收体和WHS器件随时间变化的蒸发变化曲线和蒸发率变化曲线；
图6为WHS器件和传统吸收体在处理盐水(起始浓度为10wt％的盐水)不同时间下，样品表面的光学照片图；
图7为本发明器件在处理盐水时的长时间稳定性测试；
图8为本发明器件的水纯化效果；
图9为本发明器件在处理盐水时，可以实现零液体排放，且整个过程中能量转化效率高效、稳定；
图10为本发明器件在处理含重金属离子污水时，可以实现零液体排放，且整个过程中能量转化效率高效、稳定。
其中，1为吸收体；2为底座；3为薄层水体空间(3)；4为贯穿孔(一维水通道)；5为底座上的斜劈。
具体实施方式
本发明设计了一种光热-蒸汽转化器件，它可以实现高效、稳定地处理高浓盐水和污水，直至完全实现固液分离。
实施例1
本发明设计的WHS器件包括一个吸收体1和一个聚苯乙烯聚苯泡沫制备的底座2，底座2顶部设有凹槽，凹槽底部周围具斜劈5(如图1)。吸收体1通过凹槽上的斜劈5固定在底座2上，吸收体1和凹槽底部间形成一个薄层水体空间3，凹槽底部上钻有贯穿孔4且与薄层水体空间3连接。凹槽的深度为2cm，凹槽底部厚度为8mm，薄层水体空间3的高度为2mm。贯穿孔的直径为2mm。
所述吸收体1的基体为多孔的泡沫铜(直径为4cm，厚度为1mm，如图2)，它具有丰富的微米级孔道(孔径35μm)，这些人工“气孔”可以为蒸汽逸散提供有效的通道。
通过碱溶液化学刻蚀、原子层沉积三氧化二铝、炭黑纳米颗粒修饰以及疏水处理制备得到最终的具有多级结构的吸收体1。
其中，所述碱溶液化学刻蚀在泡沫铜表面引入刀片状纳米结构(高度为600nm)，使得吸收体1具有良好的陷光结构(有助于高效地捕获太阳能)并且可以作为后期做疏水处理的结构基础(图3)。所述碱溶液配方为中氯酸钠，氢氧化钠，十二水合磷酸钠和水的质量比为3.75：5：10：100。将泡沫铜直接浸泡在所述碱溶液中，实验过程中需水浴加热至95℃保持10分钟。
所述原子层沉积35nm厚的三氧化二铝通过原子层沉积完成。实验过程中上述纳米结构化的吸收体放置在原子层沉积炉内，衬底温度保持在200℃，沉积速度为0.5纳米每分钟。该步骤可以将吸收体1和目标处理水源分隔开来，起到保护吸收体1的作用。
所述炭黑纳米颗粒(平均粒径为40nm)修饰是通过将上述沉积三氧化二铝层的吸收体在炭黑颗粒的乙醇溶液中浸蘸完成。该步骤可以提高吸收体1对于太阳能光谱红外波段的光学吸收。所述疏水处理吸收体1氟烷基化吸收体1实现(图4)，可以使得水体在工作情况下被压制在吸收体1下方。
所述氟烷基化吸收体1的方法为：将吸收体1浸泡在2％的全氟二乙氧基硅烷(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltrichloro silane)的甲醇(methyl alcohol)溶液中一小时后取出，放于加热台上130度烘烤1小时。
当本发明的WHS器件用于处理10wt％的盐水时，我们将WHS器件放置在盐水表面。然后，将水体和WHS器件置于与电脑通过RS 232串口连接高精度(0.1mg精确度)天平上。水体减少的质量(蒸汽产生量)被电脑实时记录下来。同时，WHS器件处于配备了标准AM1.5G光谱的滤光片的太阳光模拟器下。入射在WHS器件吸收体表面的太阳光功率通过光功率计进行测量并调到1kW m-2。如图5所示，在处理盐水过程中，蒸汽产生(水体质量损失)曲线几乎是线性的，它的蒸发量(利用蒸发曲线的斜率换算得到)始终保持在较高的水平，没有出现衰减的现象。而在相同工作条件下的对比样品(传统吸收体1)，其蒸发量下降十分明显。WHS器件在8小时蒸发实验过程中的平均蒸发量高达1.39kg m-2h-1，而传统吸收体1的只有0.97kg m-2h-1。这主要是由于WHS器件的精细设计使得其表面不会有结垢现象出现；与之相反，传统吸收体1表面出现了严重的结垢现象，这会导致吸收体1对太阳能的吸收效率大大降低，用于供水和蒸汽逸散的孔道被堵塞(图6)。
如图7所示，我们进一步在户外自然阳光照射条件下进行了连续18天的10wt％的盐水处理实验。在为期18天的水处理实验中，WHS器件的蒸发速率十分稳定，其平均蒸发速率可以达到1.27kg m-2h-1。与之形成鲜明对比的是：传统的太阳能吸收体1的蒸发效率出现明显下降，该器件的蒸发效率在18天内下降了30％。
如图8所示，使用WHS进行海水淡化，得到的纯化水用电感耦合等离子光谱仪测试其中的例子浓度。测试结果表明，纯化水中离子浓度(CNa+＝3.94ppm、CMg2+＝0.618ppm、CCa2+＝0.456ppm、CB3+＝0.190ppm)，可以满足WHO规定的饮用水标准(CNa+＝50ppm、CMg2+＝100ppm、CCa2+＝200ppm、CB3+＝2.4ppm)。
使用WHS进行污水处理后，得到的纯化水中离子浓度(CNi2+＝0.036ppm、CCd2+＝0.025ppm)可以满足中华人民共和国的废水排放标准(CNi2+＝0.5ppm、CCd2+＝0.05ppm)。
实施例2
我们利用本发明阐述的WHS进行了零液体排放的海水淡化实验。
本发明设计的WHS器件包括一个太阳光吸收体1和一个二氧化硅气凝胶毡制备的底座2，底座2顶部设有凹槽，凹槽底部周围具斜劈5(如图1)。吸收体1通过凹槽上的斜劈5固定在底座2上，吸收体1和凹槽底部间形成一个薄层水体空间3，凹槽底部上钻有贯穿孔4且与薄层水体空间3连接。底座2上的凹槽的深度为1.5cm，凹槽底部厚度为8mm，薄层水体空间3的高度为3mm。贯穿孔为直径为3mm。
所述吸收体1的基体为多孔的泡沫铁(直径为4cm，厚度为1mm，如图2)，它具有丰富的微米级孔道(孔径20μm)，这些人工“气孔”可以为蒸汽逸散提供有效的通道。
通过碱溶液化学刻蚀、原子层沉积三氧化二铝、炭黑纳米颗粒修饰以及疏水处理制备得到最终的具有多级结构的吸收体1。
其中，所述碱溶液化学刻蚀在泡沫铁表面引入刀片状纳米结构(高度为300nm)，使得吸收体1具有良好的陷光结构(有助于高效地捕获太阳能)并且可以作为后期做疏水处理的结构基础(图3)。所述碱溶液配方为中氯酸钠，氢氧化钠，十二水合磷酸钠和水的质量比为3.75：5：10：100。将泡沫铜直接浸泡在所述碱溶液中，实验过程中需水浴加热至95℃保持10分钟。
所述原子层沉积20-50nm厚的三氧化二铝通过原子层沉积完成。实验过程中上述纳米结构化的吸收体放置在原子层沉积炉内，衬底温度保持在200℃，沉积速度为0.5纳米每分钟。该步骤可以将吸收体1和目标处理水源分隔开来，起到保护吸收体1的作用。
所述炭黑纳米颗粒(平均粒径为10nm)修饰是通过将上述沉积三氧化二铝层的吸收体在炭黑颗粒的乙醇溶液中浸蘸完成。该步骤可以提高吸收体1对于太阳能光谱红外波段的光学吸收。所述疏水处理吸收体1氟烷基化吸收体1实现(图4)，可以使得水体在工作情况下被压制在吸收体1下方。
所述氟烷基化吸收体1的方法为：将吸收体1浸泡在2％的全氟二乙氧基硅烷(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltrichloro silane)的甲醇(methyl alcohol)溶液中一小时后取出，放于加热台上130度烘烤1小时。
如图9所示，在室外光照条件下，当WHS器件漂浮在10wt％盐水，随着水体的持续蒸发，WHS器件的高度会逐步下移(图9中的第一行插图)，直至将水分完全蒸发而留下盐。在此期间，WHS器件表现出非常稳定的水蒸发速率(测试方法与实时实例1相同)，且表面并未有结垢的现象出现(盐的沉积)，这个过程中WHS器件的表面的光学照片展示在了图9中的第二行插图中。如图9的右下角插图所示，当水分完全蒸发后，剩下的盐可以很容易地被取出来，实现制盐过程。
实施例3
我们利用本发明阐述的WHS进行了零液体排放污水处理实验。
本发明设计的WHS器件包括一个吸收体1和一个二氧化硅气凝胶毡制备的底座2，底座2顶部设有凹槽，凹槽底部周围具斜劈5(如图1)。吸收体1通过凹槽上的斜劈5固定在底座2上，吸收体1和凹槽底部间形成一个薄层水体空间3，凹槽底部上钻有贯穿孔4且与薄层水体空间3连接。底座2上的凹槽的深度为2.2cm，凹槽底部厚度为12mm，薄层水体空间3的高度为1mm。贯穿孔为直径为0.5mm。
所述吸收体1的基体为多孔的泡沫碳(直径为4cm，厚度为1mm，如图2)，它具有丰富的微米级孔道(孔50μm)，这些人工“气孔”可以为蒸汽逸散提供有效的通道。
通过碱溶液化学刻蚀、原子层沉积三氧化二铝、炭黑纳米颗粒修饰以及疏水处理制备得到最终的具有多级结构的吸收体1。
其中，所述碱溶液化学刻蚀在泡沫碳表面引入刀片状纳米结构(高度1000nm)，使得吸收体1具有良好的陷光结构(有助于高效地捕获太阳能)并且可以作为后期做疏水处理的结构基础(图3)。所述碱溶液配方为中氯酸钠，氢氧化钠，十二水合磷酸钠和水的质量比为3.75：5：10：100。将泡沫铜直接浸泡在所述碱溶液中，实验过程中需水浴加热至95℃保持10分钟。
所述原子层沉积50nm厚的三氧化二铝通过原子层沉积完成。实验过程中上述纳米结构化的吸收体放置在原子层沉积炉内，衬底温度保持在200℃，沉积速度为0.5纳米每分钟。该步骤可以将吸收体1和目标处理水源分隔开来，起到保护吸收体1的作用。
所述炭黑纳米颗粒(平均粒径为60nm)修饰是通过将上述沉积三氧化二铝层的吸收体在炭黑颗粒的乙醇溶液中浸蘸完成。该步骤可以提高吸收体1对于太阳能光谱红外波段的光学吸收。所述疏水处理吸收体1氟烷基化吸收体1实现(图4)，可以使得水体在工作情况下被压制在吸收体1下方。
所述氟烷基化吸收体1的方法为：将吸收体1浸泡在2％的全氟二乙氧基硅烷(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltrichloro silane)的甲醇(methyl alcohol)溶液中一小时后取出，放于加热台上130度烘烤1小时。
如图10所示，在室外光照条件下，当WHS器件漂浮在的30wt％的含重金属离子(镍离子和镉离子)污水表面时，随着水体的持续蒸发，WHS器件的高度会逐步下移(图10中的第一行插图)，直至将水分完全蒸发而留下重金属溶质。在此期间，WHS器件表现出非常稳定的水蒸发速率(测试方法与实时实例1相同)，且表面并未有结垢的现象出现(重金属盐的沉积)。这个过程中WHS器件的表面的光学照片展示在了图10中的第二行插图中。如图10的右下角插图所示，当水分完全蒸发后，剩下的重金属盐可以很容易地被取出来，得到回收利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种海水淡化与污水处理装置，包括光热-蒸汽转化器件和盛盐水/污水的容器，光热-蒸汽转化器件位于盛水的容器上，其特征在于，所述的光热-蒸汽转化器件包括吸收体(1)和底座(2)，所述底座(2)顶部具有凹槽，吸收体(1)位于凹槽内，并与凹槽的底部之间形成薄层水体空间(3)，凹槽底部设有贯穿孔(4)，盛水容器中的盐水/污水能够通过贯穿孔(4)进入薄层水体空间(3)。
2.根据权利要求1所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述凹槽的深度为5-10cm，凹槽底部厚度为4-7mm，薄层水体空间(3)的高度为1-3mm。
3.根据权利要求2所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述贯穿孔(4)为直径为0.5-3mm的一维水通道，位于凹槽底部。
4.根据权利要求1所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述底座(2)为聚苯乙烯泡沫、硅酸铝防火隔热棉板、玻璃纤维或二氧化硅气凝胶毡中的任一种，其热导率低于0.04W m-1K-1。
5.根据权利要求1-4任一所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述凹槽底部周围具有斜劈(5)，所述吸收体(1)端部位于斜劈(5)上。
6.根据权利要求1所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述吸收体(1)为泡沫多孔结构，其孔结构为孔径20μm-50μm的微米级孔道。
7.根据权利要求6所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述吸收体(1)表面从下往上依次具有陷光结构、三氧化二铝薄膜、炭黑纳米颗粒、氟烷基团。
8.根据权利要求7所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述吸收体(1)表面从下往上依次具有高度为300-1000nm的陷光结构、20-50nm厚的三氧化二铝薄膜、平均粒径为10-60nm的炭黑纳米颗粒、氟烷基团。
9.根据权利要求6-8任一所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述的泡沫多孔结构为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铁、泡沫碳中的任一种。
10.根据权利要求6所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述吸收体(1)表面从下往上依次具有陷光结构、三氧化二铝薄膜、炭黑纳米颗粒、氟烷基团。
11.根据权利要求10所述的海水淡化与污水处理装置，其特征在于，所述吸收体(1)表面从下往上依次具有20-50nm厚的三氧化二铝薄膜、平均粒径为10-60nm的炭黑纳米颗粒、氟烷基团。
12.一种制备如权利要求1-11任一所述海水淡化与污水处理装置的方法，其特征在于，制备光热-蒸汽转化器件的方法，包括以下步骤：
步骤1：制备吸收体(1)的方法：选取具有孔径20μm-50μm的微米级孔道的泡沫多孔结构，通过碱溶液化学刻蚀、原子层沉积三氧化二铝、炭黑纳米颗粒修饰以及疏水处理制备得到最终的具有多级结构的吸收体(1)；
步骤2：选取顶部具有凹槽的底座(2)，将步骤(1)中的吸收体(1)置于凹槽中，使吸收体(1)与凹槽底部形成高度为1-3mm的薄层水体空间(3)；
步骤3：凹槽底部上设置直径为0.5-3mm的贯穿孔(4)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碱溶液化学刻蚀在泡沫多孔结构表面引入高度为300-1000nm的刀片状纳米结构。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碱溶液化学刻蚀在泡沫多孔结构表面引入高度为300-1000nm的刀片状纳米结构，其碱溶液配方为中氯酸钠，氢氧化钠，十二水合磷酸钠和水的质量比为3.75：5：10：100，水浴加热至95℃保持10分钟。
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