CN115159608B - 光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种光热‑电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，包括蒸发器和外部的太阳能发电系统；蒸发器包括蒸发室、光热转换层、电加热层、隔热层、吸水件和离子电迁移装置，电加热层设于光热转换层的下方，隔热层设于电加热层下方并且浮于水面上，吸水件的一端穿过隔热层和电加热层中心，离子电迁移装置设于蒸发室两侧；太阳能发电系统包括太阳能电池板和转接器，太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过转接器作为电加热层和离子电迁移装置的电源。本发明的淡化系统具有操作简单，原料来源广、成本低，太阳能利用率高以及高效脱盐等优点，在海水淡化和污水净化领域具有广阔的应用前景。

Description

光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置及其制备方法

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置及其制备方法。

背景技术

由于地球上淡水资源分布不均衡、生态环境恶化以及水污染问题加剧等原因，淡水资源短缺问题日益严峻，并逐渐威胁到人类的生存。随着人口的激增，据估计截止到2050年，严重缺水的人口数将达到70亿之多。海水占地球总储水量的97％，如何将其高效淡化作为淡水资源的供应，受到许多国家的关注。太阳能覆盖面积广，吸收太阳能将其转化为热能加热海水蒸发产生淡水，具有经济、环保、节能的优点。

传统的太阳能界面蒸发技术主要依靠将光能直接转化为热能，然后进行蒸发淡化。致力于通过改善光吸收等手段，增加产热，以提高太阳能利用率和加快蒸发速率。但单一的光热转换对蒸发效率的提高有限，尤其是对太阳能的利用率，如遇阴雨天气，太阳辐射变弱，将直接影响材料的蒸发速率，导致淡水产量下降。同时，随着淡化过程的进行，溶液中盐浓度逐渐增大，不可避免的会在光热转换层出现盐分的积累，影响材料的蒸发性能。

发明内容

为弥补现有的技术的不足，本发明以瓦楞纸为原材料，经处理后作为光热转换材料具备较强的光吸收能力，光热转换效率提高；同时外加太阳能电池板，由太阳能转化而来的电能可通过电加热同步辅助蒸发，以提高室外(特别是阴天)的太阳能利用率和蒸发速率；以太阳能板为电源，蒸发室两侧的离子电迁移装置采用间歇式放电的方式，使盐离子沉积在溶液底部，以避免光热转换材料上的盐分积累，不仅能够降低运行成本，而且使该装置同样适用于高含盐量海水的淡化和高盐废水的净化。

本发明的技术构思如下：

一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，太阳能电加热辅助蒸发和离子电迁移脱盐，包括蒸发器和蒸发器外部的太阳能发电系统；

所述蒸发器包括蒸发室、光热转换层、电加热辅助装置、隔热层、吸水件、软管、集水瓶和离子电迁移装置，所述电加热辅助装置包括第一导线和电加热层，所述电加热层设于所述光热转换层下方，所述隔热层设于所述电加热层下方并漂浮在水面上，所述吸水件的一端从所述隔热层和电加热层中心穿过，产生的淡水汇集于蒸发器的凹槽从出水口通过软管收集至所述集水瓶，所述离子电迁移装置设于蒸发室两侧，包括第二导线和两个Ti板电极；

所述太阳能发电系统包括太阳能电池板和转接器，所述太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过所述转接器，作为所述电加热辅助装置和离子电迁移装置的电源。

作为一种案例，所述蒸发室是由玻璃材质制成。

作为一种案例，所述光热转换层的原材料是去掉上层平面的瓦楞纸，波浪状结构朝上，由磷酸二氢铝催化炭化，并均匀负载MnO₂纳米粒子。

作为一种案例，所述电加热层是由不锈钢材质制成。

作为一种案例，所述隔热层为聚苯乙烯泡沫。

作为一种案例，所述吸水件为脱脂棉制成的棉条。

作为一种案例，所述太阳能电池板将太阳能转化为电能储存，电流通过第一导线流经所述不锈钢板产生热量，通过电加热同步辅助光热转换层的蒸发。

作为一种案例，所述离子电迁移装置利用所述太阳能板储存的电能，经所述转接器转换为合适的电源电压，两块Ti板分别接入电源正负极，设于所述蒸发室两侧，通过间歇式放电，使盐粒子沉积在溶液的底部，避免光热转换材料上的盐分积累。

本发明提供如上所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将磷酸溶液加热，然后缓慢加入Al(OH)₃粉末，剧烈搅拌获得磷酸二氢铝化合物；

(2)将去掉上层平面的瓦楞纸在无水乙醇中浸泡后，用去离子水冲洗干净并干燥，然后浸泡在步骤(1)获得的磷酸二氢铝化合物中，取出放入烘箱内进行炭化，得到磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸，改善其导热性，为电加热光热材料辅助蒸发提供了前提；

(3)将步骤(2)得到的瓦楞纸先浸泡于硫酸锰中，取出后放入烘箱烘干，再浸泡在高锰酸钾中，取出后放入烘箱再次烘干，使磷酸二氢铝炭化瓦楞纸上均匀地负载MnO₂纳米粒子；

(4)将步骤(3)中制备的复合材料波浪状结构朝上平放在不锈钢板上，不锈钢板下层是聚苯乙烯泡沫隔热层，在聚苯乙烯泡沫和不锈钢板中心预留一个小孔，吸水件穿过小孔一端浸入待处理的水中，另一端接触光热转换层底部。

(5)太阳能电池板通过转接器转换为不同大小的输出电压，然后通过第一导线和第二导线分别连接不锈钢板两端和两块Ti板电极，构成电加热辅助装置和间歇式离子电迁移脱盐装置。

作为一种案例，步骤(1)中的磷酸浓度为5-30wt％，H₃PO₄与Al(OH)₃的摩尔比为2:1-4:1，加热温度为80-120℃，搅拌时间为20-50min。

作为一种案例，步骤(2)中的瓦楞纸取自废弃的瓦楞纸箱，去掉上层平面后，裁剪为2cm×2cm的尺寸大小，无水乙醇浸泡时间为10-50min，烘箱温度为110-150℃，炭化时间为10-50min。

作为一种案例，步骤(3)中的硫酸锰溶液的浓度为0.05-0.4mol/L，浸泡时间0.5-3h，高锰酸钾溶液的浓度为0.1-0.3mol/L，浸泡时间为10min-1h，烘干温度为40-80℃，烘干时间为2-5h。

作为一种案例，步骤(5)中电加热辅助装置两端的电压为4-8V，间歇式离子电迁移装置的输出电压为0.6-1V。

本发明和现有技术相比的优点包括：

1、本发明以去掉上层平面的瓦楞纸为原料制备光热材料，由于波浪状结构上发生的明显的漫反射现象，因此材料具有较高的光吸收率(94％)，带隙较窄的MnO₂纳米粒子的引入，进一步增强了材料对太阳光的吸收和转换，二者结合形成的复合材料具有宽的太阳光谱吸收和更快更强的太阳光响应和捕捉。

一倍太阳辐射下，蒸发速率为2.594kg·m^-2·h^-1，蒸发效率为97.21％，表面最高温度为52.9℃

2、本发明的提供的太阳能界面蒸发水淡化装置采用光热+电热协同蒸发的方法，在光热转换层吸收太阳光转化为热能的同时，太阳能板将吸收的太阳能储存为电能，并通过电加热同步辅助光热转换层的蒸发，经磷酸二氢铝催化炭化的瓦楞纸具有良好的导热性，为电加热光热材料提供了前提。

在一倍太阳辐射+6V电压条件下，蒸发速率可以提升到3.971kg·m^-2·h^-1，表面最高温度可达58.8℃。

3、本发明设置的离子电迁移装置以太阳能电池板为电源，接通电源时饱和溶液中的Na⁺、Cl^-分别迁移至溶液两侧的Ti板电极，溶液溶解度变大，随着蒸发过程的继续进行溶液再次达到饱和，断开电源，溶液由于过饱和而析出盐粒子，采用间歇式放电的方式，使盐粒子沉积在溶液底部从而避免在光热转化材料上积累，不仅能够降低运行成本，而且使本装置同样适用于高含盐量海水的淡化和高盐废水的净化。

4、本发明使用原料为废弃的瓦楞纸箱和聚苯乙烯泡沫等，在进行海水淡化的同时，也为固体废弃物的资源化利用提出了解决途径。

附图说明

图1为本发明一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的结构示意图。

图2为(a)石河子市一个晴天(2022年3月11日)和一个阴天(2022年3月15日)10:00-22:00内太阳辐射量和环境温度的变化，(b)室外蒸发过程中蒸发速率和材料表面温度的变化。

图3显示了蒸发性能测试中，电热、光热以及光热-电热协同作用时蒸发速率的变化情况。

图4显示了实际淡化中，对新疆乌伦古湖水和模拟海水的脱盐效果，(a)乌伦古湖水淡化前后四种盐离子浓度的变化，(b)模拟海水淡化前后四种盐离子浓度的变化。

图5显示了净化实验中，对(a)高浓度As³⁺模拟废水和(b)分散红3B模拟染料废水净化前后的浓度变化。

图6为本发明一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的稳定性测试结果，其中，(a)光热转换材料经过酸、碱浸泡和超声处理前后装置的蒸发速率变化，(b)电加热装置重复打开/关闭情况下的蒸发速率变化，(c)连续运行30天淡化装置的蒸发速率变化。

图中标注：1-蒸发室，2-光热转换层，3-第一导线，4-电加热层，5-隔热层，6-吸水件，7-软管，8-集水瓶，9-Ti板电极，10-第二导线，11-电加热辅助装置，12-离子电迁移装置，13-蒸发器，14-太阳能电池板，15-转接器，16-太阳能发电系统。

具体实施方式

为了更加清晰地展示本发明的技术方案和优点，将结合以下具体实施例进行详细的描述和介绍。以下所述的实施例仅为本申请的一部分实施例，而不是全部的实施方案，因此本发明的范围并不受以下实施例的限制。本发明中所提到的材料和试剂若无特殊说明，均为可由商业途径获得的常规的材料和试剂；本发明中所提到的溶液若无特特殊说明，溶剂均为水。所述实施例若无特殊说明，均在室内温度20℃、湿度50％的环境下进行。

实施例1

本实施方式提供一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，光热-电热协同作用以及离子电迁移高效脱盐，参见图1，包括蒸发器13；

所述蒸发器13包括蒸发室1、光热转换层2、电加热辅助装置11、隔热层5、吸水件6、软管7、集水瓶8和离子电迁移装置12，所述电加热辅助装置包括第一导线3和电加热层4，所述电加热层4设于所述光热转换层2下方，所述隔热层5设于所述电加热层4下方并漂浮在水面上，所述吸水件6的一端从所述隔热层5和电加热层4中心穿过，产生的淡水汇集于蒸发器的凹槽从出水口通过软管7进入所述集水瓶8。

进一步地，所述蒸发室1是由玻璃材质制成的。

进一步地，所述光热转换层2的原材料是去掉上层平面的瓦楞纸，由磷酸二氢铝催化炭化，并均匀负载MnO₂纳米粒子。

进一步地，所述电加热层4是由不锈钢材质制成的。

进一步地，所述隔热层5为聚苯乙烯泡沫。

进一步地，所述吸水件6为脱脂棉制成的棉条。

本实施方式提供一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)水热法制备磷酸二氢铝化合物

先将磷酸溶液加热，然后缓慢加入Al(OH)₃粉末，剧烈搅拌获得磷酸二氢铝化合物；

(2)磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸

将去掉上层平面的瓦楞纸在无水乙醇中浸泡后，用去离子水冲洗干净并干燥，然后浸泡在步骤(1)获得的磷酸二氢铝化合物中，取出放入烘箱内进行炭化，得到磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸；

(3)MnO₂纳米粒子与磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸复合材料的制备

将步骤(2)中的瓦楞纸先浸泡于硫酸锰中，取出后放入烘箱烘干，再浸泡在高锰酸钾中，取出后放入烘箱再次烘干；

(4)将步骤(3)中制备的复合材料波浪状结构朝上平放在不锈钢板上，不锈钢板下层是聚苯乙烯泡沫隔热层，在聚苯乙烯泡沫和不锈钢板中心预留一个小孔，棉条穿过小孔一端浸入待处理的水中，另一端接触光热转换层底部。

步骤(1)中的磷酸浓度为15wt％，加热温度为100℃，搅拌时间为30min，H₃PO₄与Al(OH)₃的摩尔比为3:1。

步骤(2)中的瓦楞纸去掉上层平面，大小为2cm×2cm，无水乙醇浸泡时间为20min，烘箱温度为130℃，炭化时间为20min。

步骤(3)中硫酸锰溶液的浓度为0.1mol/L，浸泡时间为1h，高锰酸钾溶液的浓度为0.15mol/L，浸泡时间为20min，烘干温度为60℃，烘干时间为2h。

表现出的蒸发速率为2.594kg·m^-2·h^-1，材料表面所能达到的最高温度为52.9℃。

实施例2

与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：步骤(1)中的H₃PO₄与Al(OH)₃的摩尔比为2:1。

表现出的蒸发速率为2.183kg·m^-2·h^-1，材料表面所能达到的最高温度为48.2℃。

实施例3

与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：步骤(2)中放入烘箱的炭化时间为15min。

表现出的蒸发速率为2.282kg·m^-2·h^-1，材料表面所能达到的最高温度为49.4℃。

实施例4

参见图1，与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：

在所述蒸发器13的外部增设太阳能发电系统16，包括太阳能电池板14和转接器15。

太阳能电池板14通过转接器15转换为合适的输出电压，然后通过第一导线3分别连接不锈钢板两端，电加热装置两端的电压为6V，不锈钢板上的电能转化为热能加热上层的光热材料，达到辅助蒸发的目的。

在一倍太阳辐射+6V电压下，最终表现出3.971kg·m^-2·h^-1的蒸发速率，材料表面最高温度达到58.8℃。

实施例5

参见图1，与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：在所述蒸发器13两侧的设置离子电迁移装置12并通过第二导线10与外部的太阳能发电系统16相连，包括太阳能电池板14、转接器15、第二导线10和Ti板电极9。

太阳能电池板14通过转接器15转换为合适的输出电压，然后通过第二导线10分别连接离子电迁移装置12的两个电极，输出电压为0.8V。接通电源时饱和溶液中的Na⁺、Cl^-分别迁移至溶液两侧的Ti板电极，溶液溶解度变大，随着蒸发过程的继续进行溶液再次达到饱和，断开电源，溶液由于过饱和而析出盐粒子。采用间歇式放电的方式，使盐粒子沉积在溶液底部从而避免在光热转换层上的积累。

通电时，100mL的饱和盐溶液可额外溶解1.573g的NaCl固体，7min后断电，溶液中的盐粒子由于过饱和而析出并沉积在溶液底部。

实施例6

参见图1，与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：

在所述蒸发器13的外部增设太阳能发电系统16，包括太阳能电池板14和转接器15。

太阳能电池板14通过转接器15转换为合适的输出电压，然后通过第一导线3分别连接不锈钢板两端，电加热装置两端的电压为6V，不锈钢板上的电能转化为热能加热上层的光热材料，达到辅助蒸发的目的。

在一个晴天(2022年3月11日)使用本装置进行室外蒸发测试，地点在新疆石河子市。

如图2所示，晴天时的平均太阳辐射为406.12W·m^-2，未打开电加热辅助装置时，当天总蒸发量为5.487kg·m^-2，平均蒸发量为0.5487kg·m^-2·h^-1。打开电加热辅助装置时，当天的总蒸发量为18.278kg m^-2，平均蒸发量达1.8278kg·m^-2。

实施例7

参见图1，与实施例1相同的地方不再重复说明，与实施例1不同的是：

在所述蒸发器13的外部增设太阳能发电系统16，包括太阳能电池板14和转接器15。太阳能电池板14通过转接器15转换为合适的输出电压，然后通过第一导线3分别连接不锈钢板两端，电加热装置两端的电压为6V，不锈钢板上的电能转化为热能加热上层的光热材料，达到辅助蒸发的目的。

在一个阴天(2022年3月15日)使用本装置进行室外蒸发测试，地点在新疆石河子市。

如图2所示，阴天时的平均太阳辐射为222.45W·m^-2，未打开电加热辅助装置时，当天平均蒸发量为0.4023kg·m^-2。打开电加热辅助装置时，当天的平均蒸发量达1.2456kg·m^-2·h^-1。

浸润性

将洁净的样品平放在接触角仪上，将水滴在样品表面，有MnO₂纳米粒子负载的磷酸二氢铝炭化瓦楞纸的接触角仅为0°，表现出优异的亲水性。

光吸收性能测试

利用Uv-vis-IR光谱仪测定了光热材料在250-2500nm波长范围内的光吸收，测得有MnO₂纳米粒子负载的磷酸二氢铝炭化瓦楞纸的光吸收率超过94％，对整个太阳光谱显示出强的宽吸收。

蒸发性能测试

将蒸发装置放置在电子分析天平上，利用氙灯光源模拟太阳光照，分别记录在一倍太阳辐射以及一倍太阳辐射+6V电压下蒸发量的连续变化，测定对应的蒸发速率，如图3所示，在一倍太阳辐射下，蒸发速率为2.594kg·m^-2·h^-1，在一倍太阳辐射+6V电压下，光热-电热协同作用最终表现出3.971kg·m^-2·h^-1的蒸发速率。

在蒸发实验中，用红外成像仪记录材料表面温度变化，仅发生光热转换作用时材料表面的最高温度为52.9℃，加入太阳能发电系统后，打开电加热辅助装置，在光热-电热协同作用下材料表面的最高温度可达58.8℃，这主要得益于更高的太阳能利用率。

脱盐性能测试

太阳能电池板通过转接器转换为合适的输出电压，然后通过导线分别连接离子电迁移装置的两个电极，输出电压为0.8V。采用间歇式放电的方法，接通电源时，饱和溶液中的Na⁺、Cl^-分别迁移至两侧的Ti板电极，溶液溶解度变大，100mL的饱和盐溶液可额外溶解1.573g的NaCl固体。随着蒸发过程的继续进行，溶液再次达到饱和，7min后断开电源，此时溶液中的盐粒子由于过饱和而析出并沉积在溶液底部，避免了在光热转换层上的积累。

淡化效果

以乌伦古湖(盐碱湖)湖水和典型盐度的模拟海水为样品，采用本淡化装置进行蒸发淡化处理，通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定淡化前后K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的浓度变化，如图4所示，处理后的水中四种离子浓度的均大幅降低(四个数量级)，远远满足WHO饮用水标准的规定。

除此之外，为验证该装置对重金属离子和有机废水的净化效果，以高浓度As³⁺模拟废水和分散红3B模拟的染料废水为样品，分别测定其净化前后的含量。如图5所示，处理后的水中As³⁺的浓度降低了3-4个数量级，且蒸发后的水中几乎不含分散红3B，说明该方法对净化高浓度重金属废水和染料废水的适用性。

稳定性测试

长期运行的稳定性是太阳能界面蒸发水淡化技术必须考虑的问题。因此，对图所示的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置进行稳定性测试。

为验证光热转换材料抵抗酸、碱和超声腐蚀的能力，使其分别经pH＝3的酸浸泡、pH＝11的碱浸泡以及超声处理3h后，测定处理前后淡化装置的蒸发速率变化，如图6(b)所示，材料处理前后该装置蒸发速率未发生明显变化，说明该光热材料具有良好的耐腐蚀性能和较高的稳定性。

如图6(b)所示，电加热装置重复打开/关闭时，系统的蒸发速率分别稳定维持在3.971kg·m^-2·h^-1和2.594kg·m^-2·h^-1。

如图6(c)所示，在一倍太阳辐射+6V电压下，淡化装置连续蒸发30天，保持所有条件不变，每天在相同时间点测量其蒸发速率和表面最高温度。经历连续30天的连续蒸发，蒸发速率均保持在稳定水平，蒸发界面的最高温度也基本保持不变，说明该淡化系统具有良好的稳定性。

Claims (9)

1.一种光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，其特征在于，包括蒸发器（13）和蒸发器外部的太阳能发电系统（16）；

所述蒸发器（13）包括蒸发室（1）、光热转换层（2）、电加热辅助装置（11）、隔热层（5）、吸水件（6）、软管（7）、集水瓶（8）和离子电迁移装置（12），所述电加热辅助装置包括第一导线（3）和电加热层（4），所述电加热层（4）设于所述光热转换层（2）下方，所述隔热层（5）设于所述电加热层（4）下方并漂浮在水面上，所述吸水件（6）的一端从所述隔热层（5）和电加热层（4）中心穿过，产生的淡水汇集于蒸发器的凹槽从出水口通过软管（7）进入所述集水瓶（8），所述离子电迁移装置（12）设于蒸发室两侧，包括第二导线（10）和两个Ti板电极（9）；

所述太阳能发电系统包括太阳能电池板（14）和转接器（15），所述太阳能电池板（14）将太阳能转化为电能，并通过所述转接器（15），作为所述电加热辅助装置（11）和离子电迁移装置（12）的电源；

所述光热转换层（2）的原材料是去掉上层平面的瓦楞纸，由磷酸二氢铝催化炭化，并均匀负载MnO₂纳米粒子；

所述光热转换层的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将磷酸溶液加热，然后缓慢加入Al(OH)₃粉末，剧烈搅拌获得磷酸二氢铝化合物；

（2）将去掉上层平面的瓦楞纸在无水乙醇中浸泡后，用去离子水冲洗干净并干燥，然后浸泡在步骤（1）获得的磷酸二氢铝化合物中，取出放入烘箱内进行炭化，得到磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸，改善其导热性；

（3）将步骤（2）得到的瓦楞纸先浸泡在硫酸锰溶液中，取出后放入烘箱烘干，然后浸泡在高锰酸钾溶液中，取出后放入烘箱再次烘干，使磷酸二氢铝炭化瓦楞纸上均匀地负载MnO₂纳米粒子。

2.如权利要求1所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，其特征在于，所述蒸发室（1）是由玻璃材质制成的；所述电加热层（4）是由不锈钢材质制成的；所述隔热层（5）为聚苯乙烯泡沫；所述吸水件（6）为脱脂棉制成的棉条。

3.如权利要求1所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，其特征在于，所述太阳能电池板（14）将太阳能转化为电能储存，电流通过第一导线（3）流经所述电加热层（4）产生热量，通过电加热同步辅助光热转换层（2）的蒸发。

4.如权利要求1所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置，其特征在于，所述离子电迁移装置（12）利用所述太阳能电池板（14）储存的电能，经所述转接器（15）转换为合适的电源电压，两个Ti板电极（9）分别接入电源正负极，设于所述蒸发室（1）两侧，通过间歇式放电，使盐粒子沉积在溶液的底部，避免光热转换层（2）上的盐分积累。

5.如权利要求1-4任一项所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）先将磷酸溶液加热，然后缓慢加入Al(OH)₃粉末，剧烈搅拌获得磷酸二氢铝化合物；

（2）将去掉上层平面的瓦楞纸在无水乙醇中浸泡后，用去离子水冲洗干净并干燥，然后浸泡在步骤（1）获得的磷酸二氢铝化合物中，取出放入烘箱内进行炭化，得到磷酸二氢铝催化炭化瓦楞纸，改善其导热性；

（3）将步骤（2）得到的瓦楞纸先浸泡在硫酸锰溶液中，取出后放入烘箱烘干，然后浸泡在高锰酸钾溶液中，取出后放入烘箱再次烘干，使磷酸二氢铝炭化瓦楞纸上均匀地负载MnO₂纳米粒子；

（4）将步骤（3）中制备的复合材料波浪状结构朝上，作为光热转换层（2）平放在电加热层（4）上，所述电加热层（4）是由不锈钢材质制成的，不锈钢板下层是隔热层（5），所述隔热层（5）为聚苯乙烯泡沫，在聚苯乙烯泡沫和不锈钢板中心预留一个小孔，吸水件（6）穿过小孔一端浸入待处理的水中，另一端接触光热转换层底部；

（5）太阳能电池板（14）通过转接器（15）转换为不同大小的输出电压，然后通过第一导线（3）和第二导线（10）分别连接不锈钢板两端和两个Ti板电极（9），构成电加热辅助装置（11）和离子电迁移装置（12）。

6.如权利要求5所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的磷酸浓度为5-30 wt%，H₃PO₄与Al(OH)₃的摩尔比为2:1-4:1，加热温度为80-120℃，搅拌时间为20-50 min。

7.如权利要求5所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的瓦楞纸取自废弃瓦楞纸箱，去掉上层平面后，裁剪为2 cm×2 cm的尺寸大小，无水乙醇浸泡时间为10-50 min，烘箱温度为110-150℃，炭化时间为10-50 min。

8.如权利要求5所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的硫酸锰溶液的浓度为0.05-0.4 mol/L，浸泡时间0.5-3 h，高锰酸钾溶液的浓度为0.1-0.3 mol/L，浸泡时间为10 min-1 h，烘干温度为40-80℃，烘干时间为2-5 h。

9.如权利要求5所述的光热-电热协同的瓦楞纸界面蒸发淡化装置的制备方法，其特征在于，步骤（5）中电加热辅助装置两端的电压为4-8V，离子电迁移装置的输出电压为0.6-1V。