CN114920313B - 向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，基于向日葵仿生原理，包括蒸发器和位于蒸发器上方的集光器；所述蒸发器包括蒸发室、光热转化层、隔热层和吸水件，所述隔热层设于光热转化层的下方并且浮于水面上，所述吸水件的一端贯穿所述隔热层的中心；所述集光器能根据太阳光照射角度进行自适应调节角度，将太阳能始终聚焦到蒸发器上，提高太阳能利用率；光热转化层吸收光谱范围广，光热转化效率高。整个蒸发系统方法简单，原料来源广泛，成本低，有效除盐和降解染料等优点，能够实现高效海水淡化和染料废水净化，在海水淡化和染料废水净化领域有广泛的应用前景。

Description

向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置

技术领域

本发明属于海水淡化的技术领域，具体地，涉及向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置。

背景技术

随着人口的增加和大量的水污染问题，人类面临着严重的水资源短缺问题。据联合国统计，到2025年，全球三分之二的人口可能面临缺水问题。因此，水处理材料和技术的发展尤为重要。由于太阳能资源丰富，将太阳能高效地转化为热能，可以使水快速蒸发产生清洁水，用于海水蒸发，因此有望成为解决饮用水短缺问题的最有效方法之一。

太阳能界面蒸发系统主要包括吸水件、隔热层、光吸收层和集光器。其中，负责光热转换的光吸收层和集光器是决定其海水淡化效率的关键。目前，在整个太阳光谱中具有高光谱吸收的光热材料作为光吸收层得到了广泛的应用。这些材料包括金属材料、半导体、聚合物和碳基材料。其中半导体、部分碳基材料如石墨烯、氧化石墨烯等材料成本高，材料的制备条件要求高且制备流程复杂。生物来源的碳基材料如蘑菇、玉米秸秆、甘蔗等通过高温碳化的方法制备光热材料，然而，这些材料低光吸收转换效率，严重限制了它们的实际应用。

对于外部的典型太阳能集光器包括定日镜场集光器、抛物面槽式集光器、线性菲涅耳反射器和抛物面碟式集光器。虽然可以使太阳通量有效增加，但这些光学集光器系统成本通常相当昂贵。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明以瓦楞纸作为原料，在解决生物基碳材料作为光热转化层时所存在的问题的同时，在向阳衰变追逐的启发下，以反光镜为原料构建了一个仿生追逐系统，以提高太阳能的利用率，降低海水淡化中的能量消耗，降低系统制作成本。

本发明的技术构思如下：

一种向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，其基于向日葵仿生原理，包括蒸发器和位于蒸发器上方的集光器；

所述蒸发器包括蒸发室、光热转化层、隔热层、吸水件和集水瓶，所述隔热层设于光热转化层的下方并且浮于水面上，所述吸水件的一端贯穿所述隔热层的中心，所述集水瓶由软管将其与蒸发器相连以收集水；

所述集光器包括底座、嵌入式微控制器、MG90S舵机和DS31115舵机、传动装置、反射镜和光敏传感器组成；

所述底座中心处设有尺寸与DS31115舵机相符的矩形孔，DS31115舵机插入孔内并以螺钉进行紧固；

所述传动装置底部设有卡槽，将金属舵盘装于卡槽内并利用螺钉进行连接，连接完成后将传动装置与DS31115舵机进行连接；所述传动装置的连接方式为螺栓加胶接，传动装置的上方设有矩形孔，将MG90S舵机插入其中，以螺栓进行固定；在底座顶面设有圆形走线孔MG90S舵机的导线从走线孔中伸入并与嵌入式微控制器进行连接；所述嵌入式微控制器置于底座内部，从底座的侧面的方形孔将导线引出与光敏模块及供电模块进行连接；

所述光敏模块与嵌入式微控制器之间利用面包板进行连接，在面包板的四个方向各插入一个光敏模块，以收集四个方向上的光照强度数据，并传输给嵌入式微控制器；

所述反射镜与传动装置的连接方式为胶接，利用粘合剂将反射镜与舵盘进行粘合，同时在反射镜另一侧设置支撑杆，穿过传动装置的另一侧的圆形孔，以将反射镜支撑在传动装置中。

作为一种案例，所述蒸发室是由玻璃材质构成。

优选地，所述反射镜的厚度为1-3mm。

作为一种案例，所述光热转化层的原材料为瓦楞纸，具有负载Mn纳米粒子的炭化层。

作为一种案例，所述吸水件为经过化学处理去掉脂肪的脱脂棉制备的棉条。

作为一种案例，所述隔热层为聚苯乙烯泡沫。

作为一种案例，向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，所述嵌入式微控制器通过光敏传感器采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断后输出PWM信号给舵机，MG90S舵机和DS31115舵机通过传动装置转动反射镜，并随太阳的移动而改变转动角度和/或方向；

在四个不同的方向上分别设置一块反光射镜，反射镜的开口角度变化范围为10～90°，反射镜的开口方向与入射光线之间的夹角的变化范围为10～90°。

本发明提供如以上任一所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)将瓦楞纸完全浸泡于磷酸中，然后取出瓦楞纸放入烘箱内进行炭化，得到炭化瓦楞纸；

(2)将步骤(1)得到的瓦楞纸完全浸泡于硫酸锰中，取出后放入烘箱烘干，再将其完全浸泡于高锰酸钾中，取出后放入烘箱再次烘干，使瓦楞纸炭化层负载Mn纳米粒子；

(3)将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层紧密贴合在聚苯乙烯泡沫上，并在聚苯乙烯泡沫隔热层中心形成一个洞，吸水件的一端穿过洞并浸入水中，另一端在隔热层上铺平，集光器置于蒸发器的上方。

作为一种案例，步骤(1)中的磷酸浓度为5-25wt％，烘箱温度为130-150℃，时间为20-60min。

作为一种案例，步骤(1)中的瓦楞纸是由废弃瓦楞纸箱上裁剪得到的，尺寸为2cm×2cm。

作为一种案例，步骤(2)中的硫酸锰浓度为0.1-0.5mol/L，浸泡时间为1-5h，高锰酸钾浓度为0.1-0.5mol/L，浸泡时间为10-50min，烘箱烘干温度为80-120℃，烘干时间为4-8h。

本发明和现有技术相比的有益效果包括：

1、本发明构建的太阳能水蒸发系统将线-面耦合聚焦集光器与太阳能界面蒸发材料有效结合，具有价格低廉、效率高、通用性强等优点，具有良好的发展前景。

2、本发明采用的原料为废弃瓦楞纸箱、聚苯乙烯泡沫、反光镜等，在解决海水淡化问题之余，为废弃物的资源化提供新的方法与思路。

3、本发明将中间呈现瓦楞状的瓦楞纸与吸光性强的Mn纳米粒子结合形成光热转化材料，瓦楞纸中间呈现瓦楞状结构，使得上表面光吸收层与下层之间的接触面积较小，这样的结构能够很好的降低热量向下传递，保证了其光热转换性能，同时Mn粒子具有吸收光谱宽和光子收集效率高等特点，两者结合共同实现了宽光谱太阳光在瓦楞纸上的捕获和吸收。

在太阳光的照射下，光热转化层表面的温度升高，使得水分蒸发到大气中，同时棉条导水件持续地向上供应水，在一个太阳下，蒸发速率为2.563kg·m^-2h^-1，蒸发效率为96.67％。

4、为了进一步提高蒸发率，我们在向阳衰变追逐的启发下构建了一个仿生追逐系统，即集光器，它是由四个两两平行的反光镜构成。光热转换层表面接受的辐射量增加了近80％，蒸发率达到4.314kg·m^-2h^-1。蒸发器对盐离子和重金属离子的去除率可达99.99％，适用于高浓度有机废水的脱盐。

附图说明

图1是本发明基于向日葵仿生原理的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的反光镜开口角度的示意图。

图2是反光镜镜片开口方向与入射光线夹角的示意图。

图3是本发明一种基于向日葵仿生原理的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的结构示意图。

图4展示了光热转换性能测试中，不同太阳辐射下加镜面集光系统前后的光热转化层表面最高温度的变化情况以及蒸发速率的变化情况。

图5展示了脱盐性能测试中，对模拟海水和新疆乌伦古湖水的脱盐效果，其中a)模拟海水淡化前后四种离子浓度的变化，b)乌伦古湖水淡化前后四种离子浓度的变化。

图6展示了脱盐性能测试中，对难降解染料分散红b模拟工业染料废水的脱盐效果，其中，a)淡化前后和吸附前后分散3B染料的浓度变化，b)淡化前后溶液中的有机物浓度变化。

图7是本发明基于向日葵仿生原理的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的运行稳定性测试结果，其中，a)连续使用30天后光热转化层材料的蒸发速率变化，b)经过酸、碱和超声处理后光热转化层蒸发速率变化。

图中标注：1-集水瓶、2-吸水件、3-隔热层、4-光热转化层、5-蒸发室、6-蒸发器、7-光敏传感器、8-MG90S舵机、9-反射镜、10-传动装置、11-DS31115舵机、12-嵌入式微控制器、13-底座、14-集光器

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，所有实验均在室温22℃和50％湿度下进行。下面结合实施实例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施方式提供一种基于向日葵仿生原理的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，包括以下步骤:

(1)瓦楞纸炭化

将瓦楞纸浸泡在磷酸溶液中，再将完全浸泡好的瓦楞纸捞出放入烘箱中。

(2)负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层的制备

首先将步骤(1)得到的瓦楞纸完全浸泡于硫酸锰中；第二，将完全浸泡好的瓦楞纸取出后放入烘箱烘干；第三，将其完全浸泡于高锰酸钾中；第四，将完全浸泡好的瓦楞纸炭层取出后放入烘箱烘干。

(3)将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层紧密贴合在聚苯乙烯泡沫上，并在聚苯乙烯泡沫隔热层中心掏一个洞，将棉条吸水件穿过，棉条吸水件下端浸入水中，上端在聚苯乙烯泡沫隔热层上铺平。

所述步骤(1)中所述的瓦楞纸的大小为2×2cm，磷酸的浓度为15％，浸泡温度为室温，烘箱温度为130℃，反应时间为40min。

所述步骤(2)中的硫酸锰浓度为0.15mol/L，浸泡时间为3h，高锰酸钾浓度为0.1mol/L，浸泡时间为30min，烘箱温度为90℃。

最终得到的蒸发量为2.563kg·m^-2h^-1，材料表面的温度最终达到50.2℃。

实施例2

本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：所述步骤(2)中样品浸泡在高锰酸钾的时间为50min。

最终得到的蒸发量为2.433kg·m^-2h^-1，材料表面的温度最终达到49.7℃。

实施例3

本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：

所述步骤(3)中在蒸发室5上方加入集光器14，所述集光器14由太阳能电池板提供动力，由底座13、嵌入式微控制器12、舵机、传动装置10、反射镜9和光敏传感器7组成。

嵌入式微控制器12通过光敏传感器7采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断，判断后输出PWM信号给舵机，舵机通过传动装置10转动反射镜9，并能随太阳的移动而改变方向。

反光镜9包括四块，围成正方体的腔室，反光镜的开口角度为90°，镜片开口方向与入射光线夹角为30°。

当反光镜的开口角度为90°时，材料表面接收的辐射量为1sun；当镜片开口方向与入射光线夹角为30°时，材料表面的辐射量为0.3sun。最终得到的蒸发量为1.426kg·m^-2h^-1，材料表面的温度最终达到36.2℃。

实施例4

本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：

所述步骤(3)中，在蒸发室5上方加入集光器14，集光器14由太阳能电池板提供动力，由底座13、嵌入式微控制器12、舵机、传动装置10、反射镜9和光敏传感器7组成。

嵌入式微控制器12通过光敏传感器7采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断，判断后输出PWM信号给舵机，舵机通过传动装置10转动反射镜，并能随太阳的移动而改变方向。

反光镜9设置四块，围成正方体的腔室，反光镜的开口角度为90°，镜片开口方向与入射光线夹角为60°。

当反光镜9的开口角度为90°时，材料表面接收的辐射量为1sun；当镜片开口方向与入射光线夹角为60°时，材料表面的辐射量为0.95sun。最终得到的蒸发量为2.442kg·m^{- 2}h^-1，材料表面的温度最终达到45.2℃。

实施例5

本实施例与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于：所述步骤(3)中加入集光器14至于蒸发室5上方，由太阳能电池板提供动力，由底座13、嵌入式微控制器12、舵机、传动装置10、反射镜9和光敏传感器7组成。

嵌入式微控制器12通过光敏传感器7采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断，判断后输出PWM信号给舵机，舵机通过传动装置10转动反射镜9，并能随太阳的移动而改变方向。入反光镜9由四块构成，反光镜9的开口角度为90°，镜片开口方向与入射光线夹角为90°，即反射镜9开口平面与入射光线相等垂直。

当反光镜9的开口角度为90°时，材料表面接收的辐射量为1sun；当镜片开口方向与入射光线夹角为90°，即反射镜9开口平面与入射光线相垂直时，材料表面的辐射量可以增加到1.8sun。最终得到的蒸发量为4.314kg·m^-2h^-1，材料表面的温度最终达到63.4℃。

实施例6

参见图3，提供一种结构较佳的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，包括蒸发器6和位于蒸发器6上方的集光器14；

所述蒸发器6包括蒸发室5、光热转化层4、隔热层3、吸水件2和集水瓶1，所述隔热层3设于光热转化层4的下方并且浮于水面上，所述吸水件2的一端贯穿所述隔热层3的中心，所述集水瓶1由软管将其与蒸发器6相连以收集水；

所述集光器14包括底座13、嵌入式微控制器12、MG90S舵机8和DS31115舵机11、传动装置10、反射镜9和光敏传感器7组成；

所述底座中心处设有尺寸与DS31115舵机11相符的矩形孔，DS31115舵机11插入孔内并以螺钉进行紧固；

所述传动装置10底部设有卡槽，将金属舵盘装于卡槽内并利用螺钉进行连接，连接完成后将传动装置10与DS31115舵机11进行连接；所述传动装置10的连接方式为螺栓加胶接，传动装置10的上方设有矩形孔，将MG90S舵机8插入其中，以螺栓进行固定；在底座13顶面设有圆形走线孔MG90S舵机8的导线从走线孔中伸入并与嵌入式微控制器12进行连接；所述嵌入式微控制器12置于底座13内部，从底座13的侧面的方形孔将导线引出与光敏模块及供电模块进行连接；

所述光敏模块与嵌入式微控制器12之间利用面包板进行连接，在面包板的四个方向各插入一个光敏模块，以收集四个方向上的光照强度数据，并传输给嵌入式微控制器12；

所述反射镜9与传动装置10的连接方式为胶接，利用粘合剂将反射镜9与舵盘进行粘合，同时在反射镜9另一侧设置支撑杆，穿过传动装置10的另一侧的圆形孔，以将反射镜9支撑在传动装置10中。

所述蒸发室5是由玻璃材质构成。

所述反射镜9的厚度为1-3mm。

所述嵌入式微控制器12通过光敏传感器7采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断后输出PWM信号给舵机，MG90S舵机8和DS31115舵机11通过传动装置10转动反射镜9，并随太阳的移动而改变转动角度和/或方向；

在四个不同的方向上分别设置一块反光射镜9，反射镜9的开口角度变化范围为10～90°，反射镜9的开口方向与入射光线之间的夹角的变化范围为10～90°。

蒸发性能测试

将蒸发系统放置于装有水的烧杯中，利用模拟太阳光源进行光照实验，用电子天平实时监测水体蒸发质量变化。

光热转换性能测试

将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭层光热转换材料裁剪2cm×2cm尺寸，利用模拟太阳光源进行光照实验，用红外热成像仪实时监测蒸发表面温度变化，参见图4。

测试结果Mn纳米粒子的瓦楞纸炭层温度高达50.2℃，加入集光器后最高温度达到63.4℃，具有卓越的光热转换性能和高效的太阳能利用率。

脱盐性能测试

将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层光热转换材料与聚苯乙烯泡沫隔热体以及棉纤维导水件集成的蒸汽产生器，分别放置于装有模拟海水和新疆乌伦古湖水的烧杯中，利用模拟太阳光源进行光照实验，脱盐后，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定的Na⁺、K⁺、Ca^{2 +}和Mg²⁺浓度显著降低(四个数量级)，远低于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水标准，具体参见图5。

此外，我们选用难降解染料分散红b模拟工业染料废水进行净化，蒸发后的水几乎不含染料分子，并且对淡化前后的水进行了COD检测，淡化后冷凝回收的水中COD降低了近6个数量单位，具体参见图6，证明了对染料废水净化的可行性。

浸润性测试

空气中对水的接触角测试：将制作好的光热转化材料水平放置在接触角测量仪器上，取5μL水进行测量。负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层对水表现为超亲水性，水滴在蒸发器表面的整个浸润过程仅为3秒。

光吸收性能测试

将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭层光热转换材料裁剪2cm×2cm尺寸，利用UV-vis-NIR紫外光谱仪测试波长为280-2500nm范围内的光吸收性能。

结果显示样品超过93％的宽吸收，显示出在整个太阳光谱上的强吸收。

稳定性测试

长期稳定性以及盐积累是太阳能界面蒸发水净化材料面临的重要挑战之一，也是限制其大规模应用的主要因素。

本测试采用图3的基于向日葵仿生原理的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置作为示例，进行稳定性测试。

为了评估材料的长期稳定性，如图7(a)所示，在一个太阳的辐射下，将材料连续进行30天的蒸发，并且在每天的同一时间测量并且记录其蒸发速率以及表面最高温度。连续30天蒸发并没有对材料的蒸发速率产生明显的影响，材料表面能达到最高温度也没有明显的变化，这说明了材料稳定性较好。

如图7(b)，本实验对其耐酸碱以及超声能力做了测试。我们将光热转化层材料分别经过酸性溶液浸泡(pH＝3)，碱性溶液浸泡(pH＝11)和超声处理三小时，并且测量其处理前后的蒸发速率，每组实验重复三次。由图7(b)的测试结果可以看出，处理前后材料的蒸发性能没有明显的变化，主要是因为碳材料具有较好的稳定性。MnO₂的稳定负载也一定程度增加了材料的抗腐蚀性和结构耐久性良好。优异的稳定结构是保证光热材料稳定蒸发的重要前提，本发明制备的光热转化层非常符合这一要求，具有继续发展的潜力。

Claims (8)

1.一种向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，其特征在于，基于向日葵仿生原理，包括蒸发器（6）和位于蒸发器（6）上方的集光器（14）；

所述蒸发器（6）包括蒸发室（5）、光热转化层（4）、隔热层（3）、吸水件（2）和集水瓶（1），所述隔热层（3）设于光热转化层（4）的下方并且浮于水面上，所述吸水件（2）的一端贯穿所述隔热层（3）的中心，所述集水瓶（1）由软管将其与蒸发器（6）相连以收集水；

所述集光器（14）包括底座（13）、嵌入式微控制器（12）、MG90S舵机（8）和DS31115舵机（11）、传动装置（10）、反射镜（9）和光敏传感器（7）；

所述底座中心处设有尺寸与DS31115舵机（11）相符的矩形孔，DS31115舵机（11）插入孔内并以螺钉进行紧固；

所述传动装置（10）底部设有卡槽，将金属舵盘装于卡槽内并利用螺钉进行连接，连接完成后将传动装置（10）与DS31115舵机（11）进行连接；传动装置（10）的上方设有矩形孔，将MG90S舵机（8）插入其中，以螺栓进行固定；在底座（13）顶面设有圆形走线孔，MG90S舵机（8）的导线从走线孔中伸入并与嵌入式微控制器（12）进行连接；所述嵌入式微控制器（12）置于底座（13）内部，从底座（13）的侧面的方形孔将导线引出与光敏模块及供电模块进行连接；

所述光敏模块与嵌入式微控制器（12）之间利用面包板进行连接，在面包板的四个方向各插入一个光敏模块，以收集四个方向上的光照强度数据，并传输给嵌入式微控制器（12）；

所述反射镜（9）与传动装置（10）的连接方式为胶接，利用粘合剂将反射镜（9）与MG90S舵机（8）的舵盘进行粘合，同时在反射镜（9）另一侧设置支撑杆，穿过传动装置（10）的另一侧的圆形孔，以将反射镜（9）支撑在传动装置（10）中；

所述光热转化层的原材料为瓦楞纸，具有负载Mn纳米粒子的炭化层；所述光热转化层的制备方法包括如下步骤：（1）将瓦楞纸完全浸泡于磷酸中，然后取出瓦楞纸放入烘箱内进行炭化，得到炭化瓦楞纸；（2）将步骤（1）得到的瓦楞纸完全浸泡于硫酸锰中，取出后放入烘箱烘干，再将其完全浸泡于高锰酸钾中，取出后放入烘箱再次烘干，使瓦楞纸炭化层负载Mn纳米粒子；

所述嵌入式微控制器（12）通过光敏传感器（7）采集四个方向上的光照数据，并对数据进行判断后输出PWM信号给MG90S舵机（8）和DS31115舵机（11），MG90S舵机（8）和DS31115舵机（11）通过传动装置（10）转动反射镜（9），并随太阳的移动而改变转动角度和/或方向；

在四个不同的方向上分别设置一块反射镜（9），反射镜（9）的开口角度变化范围为10 ~90°，反射镜（9）的开口方向与入射光线之间的夹角的变化范围为10 ~ 90°。

2.如权利要求1所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，其特征在于，所述蒸发室（5）是由玻璃材质构成；所述反射镜（9）的厚度为1-3mm。

3.如权利要求1所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，其特征在于，所述吸水件为经过化学处理去掉脂肪的脱脂棉制备的棉条。

4.如权利要求1所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置，其特征在于，所述隔热层为聚苯乙烯泡沫。

5.如权利要求1-4任一项所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将瓦楞纸完全浸泡于磷酸中，然后取出瓦楞纸放入烘箱内进行炭化，得到炭化瓦楞纸；

（2）将步骤（1）得到的瓦楞纸完全浸泡于硫酸锰中，取出后放入烘箱烘干，再将其完全浸泡于高锰酸钾中，取出后放入烘箱再次烘干，使瓦楞纸炭化层负载Mn纳米粒子；

（3）将负载Mn纳米粒子的瓦楞纸炭化层紧密贴合在聚苯乙烯泡沫上，并在聚苯乙烯泡沫隔热层中心形成一个洞，吸水件（2）的一端穿过洞并浸入水中，另一端在隔热层（3）上铺平，集光器（14）置于蒸发器（6）的上方。

6.如权利要求5所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的磷酸浓度为5-25wt%，烘箱温度为130-150℃，炭化时间为20-60 min。

7.如权利要求5所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的瓦楞纸是由废弃瓦楞纸箱上裁剪得到的，尺寸为2 cm×2cm。

8.如权利要求5所述的向日葵追踪式集热的瓦楞纸基太阳能界面水淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的硫酸锰浓度为0.1-0.5mol/L，浸泡时间为1-5h，高锰酸钾浓度为0.1-0.5mol/L，浸泡时间为10-50min，烘箱烘干温度为80-120℃，烘干时间为4-8h。