CN113384908B - 一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器 - Google Patents

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Abstract

本申请属于太阳能蒸发器技术领域，尤其涉及一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器。本申请提供了一种太阳能蒸发器，包括：架空支撑架、矩形底架和亲水光热微孔膜；所述架空支撑架的底面设置在水准面上；所述亲水光热微孔膜固定在所述架空支撑架的上表面，使得所述亲水光热微孔膜与水准面成夹角，且所述夹角不为0°和90°。本申请还提供了一种太阳能集水器，包括：所述太阳能蒸发器和集水装置。本申请提供了一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器，能有效解决现有太阳能蒸发器蒸发效果较弱，热量损失较大的技术缺陷，且能应用于含油废水的处理。

Description

一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器
技术领域
本申请属于太阳能蒸发器技术领域，尤其涉及一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器。
背景技术
随着全球气候变化、人口增长以及日益突出的环境污染问题，人类对于淡水资源的需求大幅提升，淡水资源短缺的问题愈发突出，高效、绿色和可持续的淡水获取技术对水资源安全至关重要。海水淡化、工业废水及生活废水处理都是重要的淡水来源，然而传统的多级闪蒸和反渗透等水处理技术都存在耗能大和成本高等问题。
太阳能是一种理想的能源来源。近年来，基于太阳能光热转换驱动蒸发的水处理技术受到了人们的广泛研究，且已经在光热材料制备及器件设计方面取得了很大的进展。
传统的本体加热蒸发是将光热材料分散在水中，材料吸收太阳能后转换为热能对局部水体进行加热从而促进蒸发，然而蒸发只发生在界面处，因此这种方法的热量损失严重，且单位光照面积的蒸发量较小。受叶片表面蒸腾作用启发，2014年，Wang等人提出了界面蒸发技术，将热量集中于水气界面上，使得蒸发效率大大提升(Small,10:3234-3239)。现有的界面蒸发器的构型是使亲水光热材料直接浮于水面，部分热量向本体水传导，热损失较大。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器，能有效解决现有太阳能蒸发器存在蒸发效果较弱，热量损失较大的技术缺陷。
本申请第一方面提供了一种太阳能蒸发器，包括：
架空支撑架、底架和亲水光热微孔膜；所述架空支撑架固定在所述底架的上方；所述底架设置在水准面上；
所述亲水光热微孔膜固定在所述架空支撑架的上表面，使得所述亲水光热微孔膜与水准面成夹角，且所述夹角不为0°和90°。
另一实施例中，所述亲水光热微孔膜的制备方法包括但不限于以聚多巴胺对微孔基底膜进行亲水光热化处理。
另一实施例中，以聚多巴胺对微孔膜进行亲水光热化处理的方法包括但不限于采用氧化剂处理、采用微波辐射处理、采用紫外光照射处理或施加电场处理等。
其中，所述氧化剂包括但不限于无水硫酸铜/过氧化氢体系、过硫酸铵或碘酸钠等。
另一实施例中，所述亲水光热微孔膜的制备方法包括：
将微孔基底膜浸入沉积液中振荡，然后水洗后进行干燥，制得亲水光热微孔膜。
另一实施例中，所述沉积液包括盐酸多巴胺、无水硫酸铜、过氧化氢和缓冲液。
另一实施例中，所述缓冲液为三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液。
具体的，所述无水CuSO4在所述沉积液中的浓度为5mM；所述H2O2在所述沉积液中的浓度为19.6mM。
具体的，所述三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液的pH为8.5，三羟甲基氨基甲烷在所述缓冲液的浓度为50mM。
另一实施例中，所述微孔基底膜选自聚丙烯微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚砜微孔膜、聚醚砜微孔膜、聚丙烯腈微孔膜或聚偏氟乙烯微孔膜等等中的一种。
具体的，微孔基底膜的孔径小、具有截留性能，可实现光热膜蒸发器对海水淡化，含油废水处理；且亲水光热微孔膜的制备方法简单，反应条件温合无需高温水热反应；太阳能蒸发器的组装方法简易，有利于大规模的制备与应用。
具体的，所述微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，将半干状态的微孔膜浸入所述沉积液中进行沉积。
具体的，所述沉积的时间1h～2h。
另一实施例中，所述沉积的次数为1次、2次、3次或4次。
具体的，所述沉积的次数为1次、2次、3次、4次时，两次沉积之间对所述微孔基底膜进行水洗，用超纯水浸洗3次后置于振荡摇床中水洗1h。
具体的，最后一次水洗的时间为8～12h。
另一实施例中，所述干燥的温度为25℃～40℃，所述干燥为真空干燥。
另一实施例中，所述架空支撑架的为三角体架、圆台、圆锥体、梯形体和倒T形体中的一种或多种。
具体的，所述底架用于支撑架空支撑架，实现太阳能蒸发器的自浮功能。
具体的，所述底架可以为矩形底架、正方形底架、圆形底架、类圆形底架等。
具体的，所述三角体架的长为5.6cm，宽为3cm，高为8cm。所述矩形底架的宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm。
具体的，所述亲水光热微孔膜固定在三角体架的表面；所述亲水光热微孔膜固定在圆台的斜面上；所述亲水光热微孔膜固定在圆锥体的斜面上；所述亲水光热微孔膜固定在梯形体的斜面上；所述亲水光热微孔膜固定在倒T形体的顶端点到底端点上；所述亲水光热微孔膜固定在土字形体的顶端点到底端点上，使得所述亲水光热微孔膜与水准面成夹角，且所述夹角不为0°或90°。
另一实施例中，所述架空支撑架的材质为导热系数低于0.2W/(m·K)、且疏水的材料。
具体的，所述架空支撑架的材质为导热系数低于0.2W/(m·K)、密度小且疏水性好的材料，如聚苯乙烯或聚氨酯塑料。
本申请第二方面提供了所述的制备方法，包括：
步骤1、将微孔基底膜浸入沉积液中振荡，然后水洗后进行干燥，制得亲水光热微孔膜；
步骤2、将架空支撑架的底面设置在水准面上；将所述亲水光热微孔膜固定在所述架空支撑架的上表面，使得所述亲水光热微孔膜与水准面成夹角，且所述夹角不为0°和90°。
本申请第三方面公开了所述太阳能蒸发器在水处理或海水淡化中的应用。
具体的，所述水处理为对废水尤其是含油废水进行水处理获得淡水。
本申请第四方面提供了一种太阳能集水器，包括：
所述太阳能蒸发器和集水装置；
具体的，所述集水装置设置在所述太阳能蒸发器的上方；所述集水装置用于收集所述太阳能蒸发器蒸发得到的液体。
具体的，所述集水装置包括集水罩和集水箱，集水罩为透明集水罩，所述集水罩为一边高一边低的斜板结构，集水罩低的一端和集水箱相连，使得蒸发至集水罩的水滴沿着集水罩流到集水箱。
本申请发现采用光热材料和亲水隔热材料叠加或者亲水材料包覆在隔热材料外表面利用二维水通道输水的构型制备界面蒸发器，虽然可减小热量损失，但是隔热材料的绝热效果有限，且单个蒸发界面限制了蒸发性能提升的问题。
本申请解决了上述仅有单个蒸发界面和热量损失较大的问题。本申请的太阳能蒸发器的架空支撑架将亲水光热微孔膜架空起来，利用亲水光热微孔膜向光面和背光面发生蒸发，实现了双界面蒸发，且在一定的光照面积下，本申请的太阳能蒸发器还在纵向上增大了蒸发面积，蒸发增强，因此降低了蒸发界面的温度，蒸发界面与环境的温差较小，减少了热辐射和热对流损失，提高蒸发效率。本申请的太阳能蒸发器的亲水光热微孔膜与水准面成夹角，因此，蒸发界面与水面间由导热系数低的空气隔绝，只有很少一部分的膜浸入水中，该过程向水面传导的热量几乎为零，热量损失小。此外，本申请的太阳能蒸发器基于微孔膜孔径小、可截留微孔尺度的物质的特点，可有效处理含油废水。本申请的太阳能蒸发器的制备过程简易，有利于大规模的制备与应用，在海水淡化和含油废水的处理等方面均有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的太阳能蒸发器的结构立体示意图；
图2为本申请实施例提供的太阳能蒸发器使用时的平面图；
图3为本申请实施例提供的太阳能集水器的结构图；
图4为本申请实施例提供的在相同水平投影面积下不同高度的太阳能蒸发器的外观图；
图5为图4中在相同水平投影面积下不同高度的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果；
图6为本申请实施例提供的实施例7和实施例4的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果；
图7为本申请实施例提供的实施例4和对比例的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果。
具体实施方式
本申请发现传统的光热材料或者光热材料与隔热材料组建的器件直接浮于水面。这类蒸发器均只利用了光热蒸发材料的一个面实现蒸发，材料使用率低，蒸发较弱；而且，其蒸发界面与水本体的距离较短，隔热材料的隔热效果有限，太阳光转化的部分热量向本体水传导，没有用于蒸发界面的水的蒸发，热量损失较大。针对上述缺点，本申请提供了一种太阳能蒸发器及其应用和太阳能集水器，用于解决现有技术中太阳能蒸发器蒸发效果较弱，热量损失较大的技术缺陷。
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
其中，以下实施例所用试剂或原料均为市售或自制。
请参阅图1～2，图1为本申请实施例提供的太阳能蒸发器的结构立体示意图，图2为本申请实施例提供的太阳能蒸发器使用时的平面图。本申请提供的一种太阳能蒸发器，包括：架空支撑架2、矩形底架2A和亲水光热微孔膜1；架空支撑架2固定在矩形底架2A的上方，矩形底架2A设置在水准面3上；亲水光热微孔膜1固定在架空支撑架2的上表面，使得亲水光热微孔膜1与水准面3成夹角，且夹角不为0°和90°。
具体的，架空支撑架2底部固定有矩形底架2A，矩形底架2A用于支撑架空支撑架，实现太阳能蒸发器的自浮功能。矩形底架2A的四个角分别与两个对齐的三角体架的支腿固定连接，使得架空支撑架2可设置在水准面3上。
请参阅图3，图3为本申请实施例提供的太阳能集水器的结构图，本申请提供的太阳能集水器，包括：太阳能蒸发器和集水装置；集水装置设置在太阳能蒸发器的上方。集水装置包括集水罩4和集水箱5，集水罩4为透明集水罩，集水罩4为一边高一边低的斜板结构，集水罩4低的一端和集水箱5相连，使得蒸发至集水罩4的水滴沿着集水罩4流到集水箱5。
亲水光热微孔膜1的末端设置在水准面3中，在光照下，水通过毛细作用传输到亲水光热微孔膜1中，亲水光热微孔膜1向光面1B和亲水光热微孔膜1背光面1A均可进行蒸发，蒸发的蒸汽6接触集水罩4凝结成淡水水滴，淡水水滴沿着集水罩4流到集水箱5，集水罩4为一边高一边低的斜板结构，集水罩4低的一端和集水箱5相连，使得蒸发至集水罩4的水滴沿着集水罩4流到集水箱5。
实施例1
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗过夜(即12h)。
4、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为1次的亲水光热微孔膜。
5、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为1次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
6、将太阳能蒸发器放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例2
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行2次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为2次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为2次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例3
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行3次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为3次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为3次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例4
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行4次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为4次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为4次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例5
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行4次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为4次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为2cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为4次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例6
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行4次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为4次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为6cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为4次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本实施例的性能测试结果见表1。
实施例7
本申请实施例提供了一种太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行4次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，即制备得沉积次数为4次的亲水光热微孔膜。
6、用聚苯乙烯塑料板材切割制得长为5.6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架和长为5.6cm，宽为3cm，高为1.5cm，厚为1.5cm的矩形底架，三角体架对齐固定在矩形底架的上方，三角体架的两个支腿固定在矩形底架的长边的两个直角上。将沉积次数为4次的亲水光热微孔膜搭在架空支撑架的上表面。
7、将架空支撑架的底面放于盛有适量硅油乳液的蒸发皿中，膜的两边各有一部分浸入水中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率。
本实施例的性能测试结果见表1，将其与实施例4(优选制备条件：膜沉积次数为4，三角支架高为4cm的蒸发器)作比较(见附图6)可知本实施例的太阳能蒸发器可用于含油废水的处理。图6为本申请实施例提供的实施例7和实施例4的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果。
对比例
本申请实施例提供了一种对照太阳能蒸发器，制备方法包括：
1、将聚丙烯微孔膜裁成长为一定长度、宽为30mm的条形，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干。
2、用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液(pH＝8.5,50mM)配制含多巴胺(2mg/mL)，无水硫酸铜(5mM)，和过氧化氢(19.6mM)的沉积液。当溶液变成黑红色，且无明显颗粒时，将沉积液倒入容器中。
3、聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将膜浸入沉积液中。将容器用保鲜膜半密封，置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h。
4、重复上述操作以进行4次沉积(后续沉积无需预浸润)，最后一次水洗需过夜(即12h)。
5、将膜置于40℃真空烘箱烘干，裁成长为5.6cm、宽为3cm的条形，即制备得沉积次数为4次的亲水光热微孔膜。
6、将沉积次数为4次的亲水光热微孔膜不设置在架空支撑架上，直接放于盛有适量超纯水的蒸发皿中，测试其在一个标准模拟太阳光(1kW/m2)照射下20分钟内的蒸发速率和蒸发效率。本例的性能测试结果见表1和图5。图5为本申请对比例的太阳能蒸发器在相同水平投影面积下不同高度的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果。将其与实施例4(优选制备条件：膜沉积次数为4，三角支架高为4cm的蒸发器)作对比(见附图7)可知本申请实施例的太阳能蒸发器的结构大大提高了蒸发速率。图7为本申请实施例提供的实施例4和对比例的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率结果。
表1 各案例性能测试结果
Figure BDA0003152143560000121
实施例8
本申请实施例提供了不同高度的太阳能蒸发器的蒸发速率和蒸发效率试验，包括：
如图4所示，图4为本申请实施例提供的在相同水平投影面积下不同高度的太阳能蒸发器的外观图，Height-2为实施例5，Height-4为实施例4，Height-6为实施例6，。分析对比例、实施例4、实施例5和实施例6的试验结果得出以下结论。
(1)对比实施例4，5，6与对比例的试验结果，对比例的蒸发性能明显差于实施例。对比例中蒸发器只利用了亲水光热微孔膜的一个面实现蒸发，材料使用率低；且膜与本体水直接接触，太阳光转化的部分热量向水面传导，没有用于蒸发界面的水的蒸发，使得热量损失较大。而实施例中，亲水光热微孔膜架空在水面上，在一定的光照面积下，架空的膜不仅在纵向上增大了亲水光热微孔膜的蒸发面积，且向光面和太阳能蒸发器背光面均可进行蒸发。蒸发面积的增加增强了蒸发，同时减少热辐射和热对流损失，进一步提高蒸发效率。图5结果表明，架空的结构大大提高了相同投影面积下蒸发器件的蒸发速率及效率。
(2)从实施例4、实施例5和实施例6的数据可知，随着蒸发器高度的增大，太阳能蒸发器在纵向上和双面蒸发所增加的面积增大，于是蒸发器件的蒸发速率相应地有所提高，而受到毛细作用的限制，实施例6的蒸发效率较实施例4有所降低。故实施例4为最优选。
综上所述，本申请创新地设计了一种“架空”型结构的太阳能蒸发器，基于亲水光热微孔膜良好的毛细传递，实现了持续而充足的水供应，使得亲水光热微孔膜持续含有水；界面水则是在水-空气界面上的薄层水，以空气为隔热层，界面水和水表面被很好地隔绝，水通过毛细作用传输到膜的表面，和水脱离，实现了水的“表面化”，避免热量向水表面传递。本申请的太阳能蒸发器有别于平铺在水面上的膜蒸发器，在一定的光照面积下，本申请的架空”型结构的太阳能蒸发器不仅在纵向上增大了蒸发面积，太阳能蒸发器向光面和背光面均可进行蒸发。双面蒸发增加了蒸发界面数量以增强蒸发，同时减少热辐射和热对流损失，进一步提高蒸发效率。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种太阳能蒸发器，其特征在于，包括：
架空支撑架、底架和亲水光热微孔膜；所述架空支撑架固定在所述底架的上方；所述底架设置在水准面上；
所述架空支撑架为长为5 .6cm，宽为3cm，高为4cm的三角体架；
所述亲水光热微孔膜固定在所述架空支撑架的上表面，使得所述亲水光热微孔膜与水准面成夹角，且所述夹角不为0°和90°；
所述亲水光热微孔膜包括向光面和背光面；
所述亲水光热微孔膜的制备方法包括：
S1：将聚丙烯微孔膜，用丙酮清洗过夜后，置于真空烘箱烘干；
S2：用三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲液，配制含多巴胺，无水硫酸铜，和过氧化氢的沉积液，当所述沉积液变成黑红色，且无明显颗粒时，将所述沉积液倒入容器中；
S3：所述聚丙烯微孔膜用乙醇预浸润，用滤纸吸至半干状态后，迅速将聚丙烯微孔膜浸入沉积液中，将所述容器用保鲜膜半密封；
S4：将所述容器置于振荡摇床中振荡沉积1h，水浸洗三次后，置于振荡摇床水洗1h；
S5：重复步骤S4以进行2或3或4次沉积，最后一次水洗12h。
2.根据权利要求1所述的太阳能蒸发器，其特征在于，所述架空支撑架的材质为导热系数低于0.2W/(m·K)、且疏水的材料。
3.权利要求1~2任意一项所述的太阳能蒸发器在水处理中的应用。
4.权利要求1~2任意一项所述的太阳能蒸发器在海水淡化中的应用。
5.一种太阳能集水器，其特征在于，包括：
权利要求1~2任意一项所述的太阳能蒸发器和集水装置；所述集水装置设置在所述太阳能蒸发器的上方；所述集水装置用于收集所述太阳能蒸发器蒸发得到的液体。
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