CN110194498B - 一种太阳能光热海水淡化装置 - Google Patents

一种太阳能光热海水淡化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110194498B
CN110194498B CN201910370638.7A CN201910370638A CN110194498B CN 110194498 B CN110194498 B CN 110194498B CN 201910370638 A CN201910370638 A CN 201910370638A CN 110194498 B CN110194498 B CN 110194498B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
photo
thermal
chamber
vertically oriented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910370638.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110194498A (zh
Inventor
薄拯
杨化超
吴声豪
严建华
岑可法
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201910370638.7A priority Critical patent/CN110194498B/zh
Publication of CN110194498A publication Critical patent/CN110194498A/zh
Priority to US16/960,067 priority patent/US20210253431A1/en
Priority to JP2020534177A priority patent/JP7015586B2/ja
Priority to PCT/CN2019/126848 priority patent/WO2020224267A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110194498B publication Critical patent/CN110194498B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/138—Water desalination using renewable energy
    • Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能光热海水淡化装置，从上往下依次包括透光冷凝板、蒸发室和收集室；蒸发室内设有光热蒸发材料，所述透光冷凝板覆盖在蒸发室上并将冷凝水引导至收集室。所述光热蒸发材料包括隔热体和覆盖在隔热体外表面的吸光体，所述吸光体为表面经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯，所述隔热体为石墨烯泡沫，所述垂直取向石墨烯和石墨烯泡沫以共价键形式连接。本发明提供的太阳能海水淡化装置具有结构简单、易于操作的特点、能够高效收集冷凝水，解决了冷凝水和蒸汽的挡光问题，提高了光热海水淡化系统的稳定性和光热转化效率。

Description

一种太阳能光热海水淡化装置
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种太阳能光热海水淡化装置。
背景技术
伴随着环境污染和人类需求的激增，淡水资源的匮乏已变得日益严重，成为一个亟需解决的全球性问题。[L.Zhou et al.Nat.Photonics 2016,10:393-398]在全球水资源中，接近总量的97.5％为海水等咸水资源，如何通过清洁的方式从海水中提取淡水资源，是当前国际关注的热点问题。太阳能是地球上分布最广，储量最大的能源，利用太阳能驱动海水淡化的相关技术因其清洁、可持续等特点受到研究和工业领域的广泛关注。光热直接蒸发、冷凝、回收是太阳能驱动海水淡化技术的典型代表，具有操作简单、设备简易的特点。
在传统的太阳能光热蒸发海水淡化系统中，通常是利用太阳能直接加热整个海水主体，收集海水蒸发后的淡水。该方法需要加热海水整体，对流、热传导散热研究，太阳能利用率低。另外，太阳能直接加热所得海水温度低，蒸发速率小。2014年，美国麻省理工学院Gang Chen课题组提出局域化加热的概念，可以高效利用太阳能实现快速光热蒸发，相对于传统对海水整体加热的方法，减少了海水整体向环境散热等带来的能量损失，极大地提高了太阳能的利用效率[H.Ghasemi et al.Nat.Commun.2014,5:4449]。
随后的相关研究对局域加热系统做了进一步优化，但是主要集中在对光热蒸发材料的研究，如：优化光热蒸发材料的吸光性和隔热性[Q.Jiang et al.Adv.Mater.2016,28:9400-9407；L.Zhou et al.Sci.Adv.2016,2:e1501227]，而在实际应用中，冷凝水不易收集、冷凝水和蒸汽阻挡入射光等问题，会严重削弱系统的光热蒸发效率和稳定性。因此，设计合理的的太阳能光热蒸发海水淡化系统，高效收集冷凝水、解决冷凝水和蒸汽的挡光问题是实现高效海水淡化的关键。
此外，现有海水淡化系统往往结构较复杂、体积较庞大，如：公开号为CN202688029U的中国专利文献公开的一种太阳能光热海水淡化装置，所述的太阳能光热海水淡化装置，通过高倍率反射聚焦太阳能光热装置吸收太阳能产生蒸汽，以该蒸汽作为海水淡化的热量来源；所述的高倍率反射聚焦太阳能光热装置，包括热量收集装置、面积远大于热量收集装置的吸热面积的反射镜、能驱动反射镜跟踪太阳运转的自动跟踪太阳装置；所述的热量收集装置位于反射镜的上方，以收集反射镜反射的太阳辐射热产生高温热从而产生蒸汽，蒸汽通过连接所述的高倍率反射聚焦太阳能光热装置与海水淡化装置的管道输送至海水淡化装置制出淡水。通过反射聚焦装置吸收太阳能产生蒸汽，但是反射聚焦装置的面积大，跟踪系统复杂，系统成本高。
所以，设计结构紧凑、成本低廉的海水淡化系统是面向实际应用的另一迫切需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能光热海水淡化装置，结构简单、易于操作、能够高效收集冷凝水，解决了冷凝水和蒸汽的挡光问题，光热海水淡化系统的稳定性和光热转化效率均显著提高，海水淡化前后盐度明显降低。
一种太阳能光热海水淡化装置，从上往下依次包括透光冷凝板、光热蒸发材料、蒸发室和收集室；所述透光冷凝板覆盖在蒸发室上并将冷凝水引导至收集室，所述光热蒸发材料位于蒸发室内。
所述收集室上设有收集口，透光冷凝板覆盖在蒸发室上并延伸至收集室上的收集口，将冷凝水引导至收集室。
优选的，所述蒸发室和收集室为一体结构。
优选的，所述太阳能光热海水淡化装置还包括抽气通道和蒸汽疏导管，所述抽气通道的一端与蒸发室连接、另一端通过蒸汽疏导管与收集室连接；所述抽气通道和蒸汽疏导管设置在蒸发室的侧壁。
优选的，所述太阳能光热海水淡化装置还包括设置在抽气通道内的抽气扇和驱动装置，所述驱动装置驱动抽气扇吸收蒸发室内的蒸汽到蒸汽疏导管。
优选的，所述驱动装置为太阳能电池板。
所述蒸发室用于储纳海水和光热蒸发材料；所述光热蒸发材料漂浮在海水上，用于光热蒸发海水，产生蒸汽；所述透光冷凝板覆盖在蒸发室上，阻止蒸汽向外溢出，蒸汽在透光冷凝板上冷凝，并沿着透光冷凝板流到收集室；所述蒸发室的侧壁上设置抽气通道，所述抽气扇安装在抽气通道内，用于吸收蒸发室内的蒸汽；所述蒸汽疏导管连接抽气通道和收集室，所述抽气扇吸收的蒸汽被蒸汽疏导管输送到收集室，并在收集室内冷凝；所述太阳能电池板用于光伏发电，并为抽气扇提供电能。
所述太阳能光热海水淡化装置还包括蒸发室的进水口和蒸发室的出水口，所述蒸发室进水口向蒸发室补充海水，所述蒸发室出水口排出蒸发室内的海水；所述太阳能光热海水淡化装置还包括收集室的进水口、收集室的出水口。
所述透光冷凝板是透明的。
所述太阳能电池板的输出电压在抽气扇的工作电压范围以内。太阳能电池板的输出电压和抽气扇的工作电压，与装置体积大小有关，体积越大，对电压要求远高，对应的工作功率也越高。
在所述太阳能光热海水淡化装置运行的过程中，内部的空间是密闭的，所述蒸发室的进水口与蒸发室的出水口是关闭，收集室的进水口和收集室的出水口是关闭的；在清洗蒸发室的过程中，所述蒸发室的进水口与蒸发室的出水口是打开的。
所述透光冷凝板的倾斜角度为10°-60°。所述倾斜为水平向下倾斜。
优选的，所述透光冷凝板的倾斜角度为30°。
所述蒸发室与收集室呈上下分布，其中，所述蒸发室在所述收集室之上。
所述抽气通道的位置高于光热蒸发材料。防止海水通过抽气通道流到收集室。
所述光热蒸发材料包括隔热体和覆盖在隔热体外表面的吸光体，所述吸光体为垂直取向石墨烯，所述隔热体为石墨烯泡沫，所述垂直取向石墨烯和石墨烯泡沫以共价键形式连接；所述吸光体为表面经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯。
光热蒸发材料以共价键的形式，将吸光体和隔热体连接成一个整体，兼备捕集光能、阻滞热流传递的功能，克服了常规局域加热系统中吸光体与隔热体易脱离问题，提高了系统的稳定性。
所述吸光体捕集太阳能，并将光能转化为热能，产生局部高温；所述隔热体阻滞热流传递，减少散热。
所述垂直取向石墨烯由碳纳米壁阵列组成。所述石墨烯泡沫为多孔结构。
经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯可作为液体流道，通过毛细作用传输液体到局部高温区域，实现快速光热蒸发；并且保护隔热体免受液体润湿，避免热流通过渗入的液体向外传递，解决了常规局域加热系统中液体渗入隔热体内部所引起的热损失问题，提高了系统的光热转化效率。
所述亲水官能团为含氧官能团。所述含氧官能团选自羟基(-OH)、醛基(-CHO)和羧基(-COOH)中的一种或至少两种的组合。
-OH、-CHO、-CHO为亲水基团，在垂直取向石墨烯表面修饰上述一种或至少两种亲水官能团，能够增强垂直取向石墨烯与水之间的亲和力，增强垂直取向石墨烯的毛细作用。
所述吸光体的吸光率为90-99％，所述隔热体的热导率为0.02-0.2Wm-1K-1。
优选的，所述吸光体的吸光率为97.0-98.2％，所述隔热体的热导率为0.031-0.041W m-1K-1。
本发明还提供一种光热蒸发材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制氧化石墨烯水溶液，(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯水溶液转移到高温高压反应釜中进行水热法反应，冷却得到石墨烯水凝胶；
(3)用乙醇水溶液浸泡步骤(2)得到的石墨烯水凝胶；
(4)将石墨烯水凝胶转移到冷冻腔冷冻，之后转移到干燥腔真空干燥，得到石墨烯泡沫；
(5)将获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，通入甲烷或者氢气与甲烷的混合气，进行化学气相沉积反应后，通入惰性气体，冷却，得到垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
(6)将步骤(5)得到的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧环境中，在垂直取向石墨烯的表面产生修饰亲水官能团，得到光热蒸发材料。
优选的，所述步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液还包括添加剂，所述添加剂包括十水四硼酸钠、胺基化合物或其混合物；所述氧化石墨烯的浓度为1-10g L-1，所述十水四硼酸钠浓度为0-10，所述的胺基化合物的浓度为0-100；所述十水四硼酸钠浓度和胺基化合物的浓度不同时为0。
氧化石墨烯的浓度与所制备的石墨烯泡沫的密度、机械强度、热导率以及制备成本都有直接关系。当氧化石墨烯的浓度增加，石墨烯泡沫的密度增加，机械强度增强，热导率升高，制备成本增加；当石墨烯氧化浓度小于1g L-1时，所制备的石墨烯泡沫的机械强度较弱，在实际应用的过程中容易损坏；当氧化石墨烯浓度大于10g L-1时，所制备的石墨烯泡沫的密度和热导率增加，会削弱在光热蒸发应用中的光热转化效率，并且制备成本的增加也不利于该材料的实际应用。
四硼酸钠被用作石墨烯水凝胶合成过程中的结构强化剂，能够增强石墨烯泡沫的机械强度。另外，四硼酸钠会促进热水反应过程中的团聚，进而影响石墨烯泡沫的热导率。胺基化合物的浓度也会同时影响石墨烯泡沫的热导率和机械强度。
优选的，所述步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液包括氧化石墨烯、十水四硼酸钠和胺基化合物，其浓度分别为4-6g L-1、1-5mmol L-1和4-20mmol L-1。
当氧化石墨烯的浓度为4-6g L-1时，所制备的石墨烯泡沫既具有良好的机械性能，又具有较低的密度和热导率。
当十水四硼酸钠的浓度<1mmol L-1时，四硼酸钠的结构强化作用较弱，所获得的石墨烯泡沫结构不稳定，易损坏；当十水四硼酸钠的浓度>5mmol L-1时，团聚现象较严重，导致所获得的石墨烯泡沫的热导率较高。
当胺基化合物的浓度<4mmol L-1时，胺基化合物阻碍团聚的作用较弱，所获得的石墨烯泡沫的热导率较高；当胺基化合物的浓度>20mmol L-1时，所获得的石墨烯泡沫的结构较蓬松，机械强度较弱。
所述胺基化合物选自乙二胺、丁二胺、己二胺、环己二胺中的一种或至少两种的组合。二胺类胺基化合物具有两个氨基，易与氧化石墨烯发生缩聚反应，稳定的存在于石墨烯片层之间，起到连接和支撑的作用，阻碍石墨烯的团聚，以获得蓬松多孔的结构。
优选的，所述胺基化合物为乙二胺。乙二胺、丁二胺、己二胺、环己二胺四种胺基化合物的分子尺寸顺序为：乙二胺<丁二胺<己二胺<环己二胺，较大的分子间隔物，会导致较弱的机械强度或需要较多的结构强化剂，且要求更高的合成温度和更长的合成时间，所以，乙二胺作为分子尺寸最小的二胺类胺基化合物中，在能满足应用要求的情况下，作为优选结果。
所述步骤(2)中水热法反应条件为：反应温度为90-180℃；反应时间为6-18h。
反应温度和反应时间会影响石墨烯水凝胶的石墨化程度和团聚程度，提高温度和延长时间都有利于提高石墨烯水凝胶的石墨化程度，促进氧化石墨烯的团聚和石墨烯水凝胶的成型，增强所获得的石墨烯泡沫的机械强度。
当反应温度小于90℃或反应时间小于6h时，会导致水热反应过程不充分，石墨烯水凝胶不能成型或最终获得的石墨烯泡沫的机械强度弱；当反应温度大于180℃或反应时间大于18h时，都会导致严重的团聚现象，使所获得的石墨烯泡沫的密度和热导率过大。
所述步骤(3)中，清洗的方法为用乙醇水溶液浸泡上述石墨烯水凝胶6-24h，其中，所述乙醇水溶液的乙醇体积分数为10％-30％。
所述步骤(4)中，冷冻腔的温度为-80至-10℃、冷冻时间为6-24h；干燥腔的温度为-20至0℃、干燥腔的气压为<650Pa、干燥时间为6-48h。
所述步骤(5)中氢气与甲烷的混合气的流量比为0-20：1。
H2和CH4的流量比是合成垂直取向石墨烯的关键，当H2和CH4的流量比大于20：1时，所获得的合成物不是垂直取向石墨烯；并且H2和CH4的流量比会影响合成物的形貌和化学性质。
优选的，所述步骤(5)H2和CH4的流量比为1-5：1。当流量比小于1：1，合成速度较慢；当流量比大于5：1所获得的合成物的形貌和化学性质更接近于不定型碳、碳纳米纤维和碳纳米管。
所述步骤(5)中，化学气相沉积反应的反应条件为：合成温度为500-1000℃，合成气压为10-1000Pa。
当温度<500℃，无法合成垂直取向石墨烯；当温度>1000℃，有利于加快垂直取向石墨烯的合成速度，但是对设备的工艺要求较高，且能量消耗较大，不利于实际应用；当气压<10Pa时，对设备的工艺要求较高，不易达到；当气压>1000Pa时，需要更高的温度和更高的功率，不利于实际应用。
优选的，所述步骤(5)中，化学气相沉积反应的反应条件为：合成温度为600-800℃，合成气压为10-500Pa。合成垂直取向石墨烯的速度适中和能量消耗较小，且性能满足要求，利于实际应用。
所述步骤(5)中，化学气相沉积反应中的等离子体源选自微波等离子、电感耦合等离子体或直流辉光放电等离子体，功率为200-500W，维持1-180min。
当时间<1min时，所合成的垂直取向石墨烯的量较少，光吸收率较低；当时间大于>180min，对光吸收率和光热蒸发性能没有明显的提升，造成原料和能量的浪费。
优选的，维持10-120min。合成适量的垂直取向石墨烯。
所述步骤(5)中，惰性气体作为冷却气体，流量为10-100ml min-1。
所述步骤(6)中，在垂直取向石墨烯的表面产生修饰亲水官能团的方法为将步骤(5)得到的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持1-10min，亲水官能团修饰在垂直取向石墨烯的表面。其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料。
优选的，暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持2-4min。在这一范围内，表面修饰含氧官能团的垂直取向石墨烯够获得很好的亲水性，同时内部的石墨烯泡沫能维持其超疏水性。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果如下：
本发明提供的太阳能光热海水淡化装置，具有结构简单、易于操作的特点。
本发明提供的太阳能光热海水淡化装置，能够高效收集冷凝水，解决了冷凝水和蒸汽的挡光问题，提高了光热海水淡化系统的稳定性和光热转化效率。
附图说明
图1为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的结构示意图；
图2为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的分解结构示意图；
图3为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的剖面结构示意图；
图4为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发原理示意图；
图5为本发明提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发材料的制备流程图；
图6为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发材料的光学图和浸润性表征结果；
图7为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发材料的电镜图；
图8为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发材料的光吸收率分布图；
图9为实施例1提供的太阳能光热海水淡化装置的光热蒸发材料的X射线光电子C1s能谱图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下描述的实施例仅用于解释本发明，并非对本发明任何形式上和实质上的限制。
如图1、图2和图3所示，本发明提供的太阳能光热海水淡化装置，包括：透光冷凝板1、光热蒸发材料2、蒸发室3、收集室4、蒸发室进水口5、收集室进水口6、蒸发室出水口7、收集室出水口8、蒸汽疏导管9、抽气扇10、抽气通道11、太阳能电池12。
如图5所示，光热蒸发材料的制备过程包括水热法和冷冻干燥法制备石墨烯泡沫，以及等离子体增强化学气相沉积法制备垂直取向石墨烯。
对本发明提供的光热蒸发材料进行如下性能测试：
1、水接触角：利用接触角仪，型号为DropMeter A-200，测量光热蒸发材料的水接触角，表征材料的亲水性，利用电动泵，将10L的水滴滴在材料表面，利用高速相机记录水滴的变化过程，通过杨-拉普拉斯方程，计算水接触角；分别测试吸光体和隔热体的水接触角。
2、吸光率：利用紫外-可见光分光光度计，型号为UV-3150UV-VIS，光热蒸发材料在200～2600纳米波段的光透射率和光反射率，利用公式：光吸收率＝1-光透射率-光反射率，计算平均光吸收率。
3、导热率：利用激光导热系数测量仪，型号为LFA467，测试获得光热蒸发材料的热导率。
4、表面官能团种类：利用X射线光电子能谱仪，型号为VG Escalab Mark II，测试X射线能谱分布，分析官能团种类。
实施例1：
如图1、图2和图3所示，抽气扇10安装在蒸发室3侧壁上的抽气通道11内，由太阳能电池板12提供的电能驱动，持续运转；蒸发室3与收集室4上下分布，组成一体结构；海水通过蒸发室进水口5注入蒸发室3；光热蒸发材料2自上放入蒸发室3，并漂浮于海水之上；光热蒸发材料2的上表面高度始终低于抽气通道11入口的最低高度，以防止海水通过抽气通道11和蒸汽疏导管9流到收集室4；透光冷凝板1以30°的倾斜角度覆盖在蒸发室3之上，既起到封闭蒸发室3的作用，又起到冷凝水蒸气并将冷凝水引导至收集室4的作用；光热蒸发材料2吸收太阳能，并将光能转化为热能，蒸发海水；抽气扇10将蒸发室3内的蒸汽吸入抽气通道11，并通过蒸汽疏导管9将蒸汽引导至收集室4。在装置的运行过程中，蒸发室的进水口5、出水口7和收集室的进水口6、出水口8都保持关闭状态。当装置停止工作后，可以通过收集室的出水口8，转移、使用所获得的淡水。
如图4所示，光热蒸发材料2包括隔热体22和覆盖在隔热体22外表面的吸光体21，所述吸光体21为表面经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯，所述隔热体22为石墨烯泡沫，所述垂直取向石墨烯和石墨烯泡沫以共价键形式连接；所述吸光体21为表面经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯。
吸光体21捕集太阳能，并将光能转化为热能，形成局部高温；隔热体22阻滞热流传递，减少散热。同时，吸光体21还作为液体流道23，通过毛细作用吸入液体24，使之到达局部高温区域，实现快速光热蒸发。同时，液体流道23可以保护隔热体22免受液体24的润湿，避免热流通过渗入的液体24向外传递。
其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为4g L-1，十水四硼酸钠的浓度为1mmol L-1，乙二胺浓度为4mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在90℃环境下维持6h，随后在120℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶6h，其中，乙醇的体积分数为10％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻6h，然后转移到温度为0℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥6h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至800℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为5ml min-1，CH4的流量为5ml min-1，气压调整到100Pa；
7.开启电感耦合等离子体源，功率调整至250W，维持120min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为10ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫复合材料暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持3min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
制备的光热蒸发材料的光学图如图6中的a所示，外表面为黑色。经表面含氧官能团修饰的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫的浸润性如图6中的b-d所示，外部的垂直取向石墨烯表现出强亲水性，水接触角为26.0°，说明吸光体作为水流通道，可以通过毛细作用引导水的传输；内部的石墨烯泡沫表现强疏水性，水接触角为130.5°，说明隔热体排斥水的渗入，表层的水流通道可以保护隔热体免受水的润湿。
石墨烯泡沫的微观结构如图7中的a所示，表现为多孔结构、低热导率，热导率为为0.041W m-1K-1；垂直取向石墨烯由碳纳米壁阵列构成，如图7中的b所示，垂直取向石墨烯均匀地分布在石墨烯泡沫的骨架上；垂直取向分布的碳纳米壁阵列，可以阻止入射光的逃逸，具有极强的光捕集能力。
如图8所示，制备的光热蒸发材料在200～2600纳米波段的平均光吸收率高达97.8％。应用时，光热蒸发材料能够漂浮于水面之上，吸光体可以捕集太阳能，并将光能转化为热能，产生局部高温；隔热体阻滞热流传递，减少散热；吸光体通过毛细作用吸入液体，使之到达局部高温区域，实现快速光热蒸发。
如图9所示，所获得的光热蒸发材料表面修饰的含氧官能团包括-OH、-CHO和-COOH。在强度为1kW m-2的光照条件下，该材料的光热转化效率高达91.0％。
使用本发明提供的太阳能光热海水淡化装置，对盐度为3.25％的天然海水进行蒸发冷凝处理，所获得的冷凝水的盐度为0.01％，满足饮用要求；对盐度为9.85％的天然海水进行蒸发冷凝处理，所获得的冷凝水的盐度为0.01％，满足饮用要求；对盐度为16.7％的天然海水进行蒸发冷凝处理，所获得的冷凝水的盐度为0.02％，满足饮用要求。
实施例2
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为5g L-1，十水四硼酸钠的浓度为2mmol L-1，乙二胺浓度为8mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在120℃环境下维持12h，然后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶12h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-60℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至700℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为5ml min-1，CH4的流量为5ml min-1，气压调整到10Pa；
7.开启电感耦合等离子体源，功率调整至250W，维持60min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为10ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持4min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例3
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为5g L-1，十水四硼酸钠的浓度为3mmol L-1，乙二胺浓度为12mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在90℃环境下维持6h，随后在180℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶18h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-40℃的冷冻腔，冷冻18h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥24h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至650℃；
6.打开CH4与H2气阀，通CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为40ml min-1，CH4的流量为10ml min-1，气压调整到300Pa；
7.开启微波等离子体源，功率调整至500W，维持10min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开N2气阀，通入N2，作为冷却气体，其流量为50ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持2min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例4
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为6g L-1，十水四硼酸钠的浓度为5mmol L-1，乙二胺浓度为20mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在90℃环境下维持12h，随后在180℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶24h，其中，乙醇的体积分数为30％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-10℃的冷冻腔，冷冻24h，然后转移到温度为-20℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥48h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至600℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为50ml min-1，CH4的流量为10ml min-1，气压调整到500Pa；
7.开启微波等离子体源，功率调整至500W，维持20min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开N2气阀，通入N2，作为冷却气体，其流量为100ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持2min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例5
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为1g L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在120℃环境下维持6h，然后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-10℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
4.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至500℃；
5.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为20ml min-1，CH4的流量为1ml min-1，气压调整到10Pa；
6.开启电感耦合等离子体源，功率调整至200W，维持180min；
7.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为10ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
8.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持10min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例6
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为10g L-1，十水四硼酸钠的浓度为10mmol L-1，乙二胺浓度为100mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在120℃环境下维持12h，随后在180℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶24h，其中，乙醇的体积分数为30％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至1000℃；
6.打开CH4气阀，通入CH4，其中，CH4的流量为1ml min-1，气压调整到1000Pa；
7.开启微波等离子体源，功率调整至500W，维持1min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4气阀，打开N2气阀，通入N2，作为冷却气体，其流量为50ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持1min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例7
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为6g L-1，十水四硼酸钠的浓度为1mmol L-1，丁二胺浓度为4mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在90℃环境下维持6h，随后在120℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶12h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至800℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为50ml min-1，CH4的流量为50ml min-1，气压调整到1000Pa；
7.开启直流辉光放电等离子体源，功率调整至500W，维持30min；
8.关闭等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开N2气阀，通入N2，作为冷却气体，其流量为50ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持5min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例8
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为6g L-1，十水四硼酸钠的浓度为2mmol L-1，丁二胺浓度为4mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在120℃环境下维持12h，然后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶12h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至700℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为5ml min-1，CH4的流量为5ml min-1，气压调整到100Pa；
7.开启微波等离子体源，功率调整至250W，维持1min；
8.关闭微波等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为20ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持3min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例9
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为6g L-1，十水四硼酸钠的浓度为3mmol L-1；己二胺浓度为4mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在90℃环境下维持6h，随后在180℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶12h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至700℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为5ml min-1，CH4的流量为5ml min-1，气压调整到100Pa；
7.开启电感耦合等离子体源，功率调整至250W，维持60min；
8.关闭微波等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为20ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持3min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
实施例10
本实施例所使用的太阳能光热海水淡化装置如实施例1所述，其中，光热蒸发材料2的制备方法如下：
1.配置氧化石墨烯水溶液，其中，氧化石墨烯的浓度为6g L-1，十水四硼酸钠的浓度为4mmol L-1，环己二胺浓度为4mmol L-1；
2.配置好的氧化石墨烯水溶液被转移到铁氟龙高温高压反应釜，在120℃环境下维持6h，随后在180℃环境下维持6h，最后，冷却到室温，获得石墨烯水凝胶；
3.用乙醇水溶液浸泡所获得的石墨烯水凝胶12h，其中，乙醇的体积分数为20％，目的是清洗石墨烯水凝胶表面残留的添加剂；
4.将清洗后的石墨烯水凝胶转移到温度为-80℃的冷冻腔，冷冻12h，然后转移到温度为-10℃、气压<650Pa的干燥腔，真空干燥12h，获得石墨烯泡沫；
5.将所获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，抽真空至<10Pa，然后，加热至700℃；
6.打开CH4与H2气阀，通入CH4与H2的混合气体，其中，H2的流量为5ml min-1，CH4的流量为5ml min-1，气压调整到100Pa；
7.开启电感耦合等离子体源，功率调整至250W，维持30min；
8.关闭微波等离子体源，关闭CH4与H2气阀，打开Ar气阀，通入Ar，作为冷却气体，其流量为20ml min-1，待冷却至室温，取出垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
9.将所获得的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧浓度为200ppm的环境中，维持3min，在垂直取向石墨烯的表面修饰含氧官能团，构筑水流通道，含氧官能团包括-OH、-CHO、-CHO；其中，臭氧是通过介质阻挡放电装置产生，空气作为原料；得到光热蒸发材料。
本实施例的各项性能测试结果见表1。
表1实施例1-10制备的太阳能光热海水淡化装置的性能测试结果
上述是结合实施例对本发明作出的详细说明，但是本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何在本发明专利核心指导思想下所作的改变、替换、组合简化等都包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述太阳能光热海水淡化装置从上往下依次包括透光冷凝板、蒸发室和收集室；蒸发室内设有光热蒸发材料；所述透光冷凝板覆盖在蒸发室上并将冷凝水引导至收集室；所述太阳能光热海水淡化装置还包括抽气通道和蒸汽疏导管，所述抽气通道的一端与蒸发室连接、另一端通过蒸汽疏导管与收集室连接；所述抽气通道和蒸汽疏导管设置在蒸发室的侧壁；
所述透光冷凝板的倾斜角度为10°-60°；
所述光热蒸发材料包括隔热体和覆盖在隔热体外表面的吸光体，所述吸光体为垂直取向石墨烯，所述隔热体为石墨烯泡沫，所述垂直取向石墨烯和石墨烯泡沫以共价键形式连接；所述吸光体为表面经亲水官能团修饰的垂直取向石墨烯；
光热蒸发材料的制备方法包括如下步骤：
(1)配制氧化石墨烯水溶液，
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯水溶液转移到高温高压反应釜中进行水热法反应，冷却得到石墨烯水凝胶；
(3)用乙醇水溶液浸泡步骤(2)得到的石墨烯水凝胶；
(4)将石墨烯水凝胶转移到冷冻腔冷冻，之后转移到干燥腔真空干燥，得到石墨烯泡沫；
(5)将获得的石墨烯泡沫放置于等离子体增强化学气相沉积反应腔内，通入甲烷或者氢气与甲烷的混合气，进行化学气相沉积反应后，通入惰性气体，冷却，得到垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫；
(6)将步骤(5)得到的垂直取向石墨烯/石墨烯泡沫暴露于臭氧环境中，在垂直取向石墨烯的表面产生修饰亲水官能团，得到光热蒸发材料。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述吸光体的吸光率为90-99％，所述隔热体的热导率为0.02-0.2W·m-1·K-1。
3.根据权利要求1所述的太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述步骤(1)中的氧化石墨烯水溶液还包括添加剂，所述添加剂包括十水四硼酸钠、胺基化合物或其混合物；所述氧化石墨烯的浓度为1-10g·L-1，所述十水四硼酸钠浓度为0-10mmol·L-1，所述的胺基化合物的浓度为0-100mmol·L-1；所述十水四硼酸钠浓度和胺基化合物的浓度不同时为0。
4.根据权利要求1所述的太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述步骤(2)中水热法反应条件为：反应温度为90-180℃；反应时间为6-18h。
5.根据权利要求1所述的太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述步骤(5)中氢气与甲烷的混合气的流量比为0-20：1。
6.根据权利要求1所述的太阳能光热海水淡化装置，其特征在于，所述步骤(5)中化学气相沉积反应的反应条件为：合成温度为500-1000℃，合成气压为10-1000Pa。
CN201910370638.7A 2019-05-06 2019-05-06 一种太阳能光热海水淡化装置 Active CN110194498B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910370638.7A CN110194498B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种太阳能光热海水淡化装置
US16/960,067 US20210253431A1 (en) 2019-05-06 2019-12-20 Photothermal evaporation material integrating light absorption and thermal insulation, preparation application thereof, use thereof
JP2020534177A JP7015586B2 (ja) 2019-05-06 2019-12-20 吸光断熱一体化光熱蒸発材料及びその調製方法と応用
PCT/CN2019/126848 WO2020224267A1 (zh) 2019-05-06 2019-12-20 一种吸光隔热一体化光热蒸发材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910370638.7A CN110194498B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种太阳能光热海水淡化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110194498A CN110194498A (zh) 2019-09-03
CN110194498B true CN110194498B (zh) 2024-01-05

Family

ID=67752462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910370638.7A Active CN110194498B (zh) 2019-05-06 2019-05-06 一种太阳能光热海水淡化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110194498B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7015586B2 (ja) * 2019-05-06 2022-02-15 浙江大学 吸光断熱一体化光熱蒸発材料及びその調製方法と応用
CN111268755B (zh) * 2020-02-10 2022-02-25 青岛中石大环境与安全技术中心有限公司 提高高盐废水蒸发塘蒸发速率的装置
CN112723452A (zh) * 2021-01-04 2021-04-30 孔令斌 一种漂浮在水面的太阳能海水淡化装置
CN114014393A (zh) * 2021-10-15 2022-02-08 宁波大学科学技术学院 一种高效光热蒸馏器
CN114920314B (zh) * 2022-06-27 2023-09-01 青岛大学 一种全自动海面漂浮式太阳能海水淡化-收集一体化设备
CN114940523B (zh) * 2022-06-27 2023-09-01 青岛大学 基于界面光热蒸发技术的太阳能海水淡化收集装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103738953A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 大连理工大学 一种碳纳米管-石墨烯复合泡沫的制备方法
WO2015149116A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Graphene process and product
CN106542598A (zh) * 2017-01-23 2017-03-29 北京大学 一种太阳能海水淡化装置
CN106809897A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 中国科学院金属研究所 用于海水淡化及净水处理的石墨烯光热转化材料制备方法
CN210214859U (zh) * 2019-05-06 2020-03-31 浙江大学 一种太阳能光热海水淡化装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103738953A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 大连理工大学 一种碳纳米管-石墨烯复合泡沫的制备方法
WO2015149116A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Graphene process and product
CN106809897A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 中国科学院金属研究所 用于海水淡化及净水处理的石墨烯光热转化材料制备方法
CN106542598A (zh) * 2017-01-23 2017-03-29 北京大学 一种太阳能海水淡化装置
CN210214859U (zh) * 2019-05-06 2020-03-31 浙江大学 一种太阳能光热海水淡化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110194498A (zh) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110194498B (zh) 一种太阳能光热海水淡化装置
CN210214859U (zh) 一种太阳能光热海水淡化装置
WO2020224267A1 (zh) 一种吸光隔热一体化光热蒸发材料及其制备方法和应用
CN110182789B (zh) 一种吸光隔热一体化光热蒸发材料及其制备方法和应用
CN107338642A (zh) 一种功能化非织造布海水淡化材料及其制备方法和应用
Song et al. Omnidirectional and effective salt-rejecting absorber with rationally designed nanoarchitecture for efficient and durable solar vapour generation
US20200101420A1 (en) Superhydrophobic coated micro-porous carbon foam membrane and method for solar-thermal driven desalination
CN113307321B (zh) 太阳能界面蒸发器及其应用
CN107606593A (zh) 一种基于表面局域光热转换的蒸汽发生装置
CN110143645A (zh) 一种太阳能光热膜蒸馏装置
CN107118395B (zh) 一种碳基光热转化薄膜及其制备方法和应用及一种光热转化装置
Yashim et al. Recent advances on lightweight aerogel as a porous receiver layer for solar thermal technology application
Gao et al. Sandwich-structured MXene/wood aerogel with waste heat utilization for continuous desalination
Song et al. Enhancement of solar vapor generation by a 3D hierarchical heat trapping structure
Peng et al. Directional solution transfer of a 3D solar evaporator inhibiting salt crystallization
CN112555786A (zh) 一种基于太阳能界面蒸发的温差发电装置
Kiriarachchi et al. Metal-free functionalized carbonized cotton for efficient solar steam generation and wastewater treatment
CN114525115A (zh) 一种蒲草基光热界面蒸发材料及其制备方法和应用
CN113401960B (zh) 一种高效稳定且具有自清洁功能的新型光热水蒸发材料及其制备方法
CN111977734B (zh) 一种光热蒸发和余热回收一体化装置及其应用
CN212609646U (zh) 一种光热蒸发和余热回收一体化装置
JP2013545956A (ja) 熱伝達装置、ならびに関連したシステムおよび方法
Cui et al. Facile fabrication of electrospinning cellulose acetate/graphene composite nanofiber membrane with high solar-to-thermal conversion and oil resistance performance for efficient solar-driven water evaporation
Mitra et al. Enhanced interfacial evaporation and desalination by solar heat localisation using nitrogenated graphitic carbon and Co3O4 nanorods
CN210419368U (zh) 一种太阳能光热膜蒸馏装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant