CN115893557A - 基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海水淡化领域，具体涉及一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，包括光热蒸发装置、用于输送待处理海水的预处理装置；光热蒸发装置包括敞口箱体和高透斜板；敞口箱体的内部包括蒸发腔、冷凝腔和集水腔，蒸发腔与冷凝腔之间设有界面蒸发结构；高透斜板的内部开设有弯折通道，弯折通道的入口与预处理装置连接，出口与蒸发腔连通；在水蒸气冷凝成水滴时，在弯折通道内流通的温度较低的海水可以加速水蒸气遇冷凝结，同时冷凝释放的热量可以对弯折通道内的海水预热；在蒸发过程中，对进水的不断预热，进一步缩小海水与界面蒸发结构的温差，实现热量的高效利用，大大提高水蒸气的收集效率，提高海水淡化效率。

Description

基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备

技术领域

本公开涉及海水淡化领域，尤其涉及一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备。

背景技术

进入21世纪以来，技术日新月异，科技飞速发展，人口激增，淡水的需求量增长到了前所未有的新高度。地球表面虽约有70%以上为水所覆盖，但可供给人类直接使用的水资源并不丰富，且淡水资源极不平衡，据统计半数以上的淡水资源只集中在不到10个国家，联合国公布的数据显示目前全球大约有11亿人生活缺水，淡水的制备和净化技术愈发重要。

太阳能光热转换技术是指将太阳辐射能转换为热能的技术，海水中的水分高温蒸发通过冷凝形成淡水，蒸发体与原水之间的温差以及直接接触导致的热传导带来的损失大幅影响淡化效率，并且水蒸气冷凝过程中排放大量的热量全部损失，造成能源浪费，整体热损失较大。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，至少部分的解决现有技术中存在的能量损失严重、水蒸气收集效率低的问题。

本公开实施例提供了一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，包括：

预处理装置，用于输送待处理的海水；

光热蒸发装置，包括敞口箱体以及覆设于其顶部的高透斜板；所述敞口箱体的内部包括容纳海水的蒸发腔、供水蒸气冷凝的冷凝腔以及容纳淡水的集水腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔之间设有界面蒸发结构；

所述高透斜板的内部开设有弯折通道，所述弯折通道的入口与所述预处理装置的输出端连接，所述弯折通道的出口与所述蒸发腔连通。

可选的，所述蒸发腔设置于所述高透斜板的高侧区，所述集水腔设置于所述高透斜板的低侧区；

所述冷凝腔与所述集水腔连通设置；

所述集水腔的内部设置有弧形板，所述弧形板的顶部与所述高透斜板的内壁抵触设置，以导引所述高透斜板上的成股水滴至所述集水腔。

可选的，所述预处理装置包括抽水组件、第一过滤器和第二过滤器，所述第一过滤器设置于所述抽水组件的输水端；

所述第二过滤器设置于所述第一过滤器的输水端；

所述第二过滤器的输水端设置有送水管。

可选的，所述弯折通道包括导向段和弯折段，所述导向段的入口与所述送水管的输出端连通；

所述导向段的纵向轴线与所述高透斜板的纵向轴线平行设置，且所述导向段的长度不小于所述高透斜板长度的一半；

所述弯折段包括若干曲折段，若干所述曲折段形成太阳能辐射吸收面。

可选的，所述敞口箱体的侧部开设有连通孔，所述弯折通道的出口通过输水管与所述连通孔连通，以输送海水至所述蒸发腔。

可选的，所述敞口箱体的侧板均为隔热板。

可选的，所述界面蒸发结构包括吸水隔热层以及设置于所述吸水隔热层顶部的光热层，所述吸水隔热层覆盖待淡化海水的表面设置。

可选的，所述高透斜板上设置有调节装置，所述调节装置包括控制器、湿度检测件、压力检测件、湿度调节件和压力调节件，所述湿度检测件、所述压力检测件、所述湿度调节件、所述压力调节件均与所述控制器信号连接；

所述湿度检测件用于实时检测所述冷凝腔内的湿度信息；

所述压力检测件用于实时检测所述冷凝腔内的压力信息；

在淡化过程中，所述控制器基于所述湿度检测件、所述压力检测件检测的异常信息，实时控制所述湿度调节件、所述压力调节件进行对应信息调节。

可选的，该设备还包括存储装置；

所述存储装置包括与所述集水腔连通的淡水箱，所述淡水箱侧部设置有水质检测装置。

可选的，该设备还包括后处理装置，所述后处理装置与所述水质检测装置信号连接；

所述后处理装置通过淡水泵组件与所述淡水箱连接；

当所述水质检测装置检测的水质信息异常时，触发所述淡水泵组件、所述后处理装置，以对水质进行酸碱度调节和/或杀菌消毒。

本公开实施例提供的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，在高透斜板的内侧水蒸气冷凝成水滴时，由于输入至弯折通道内的海水原水温度较低，因此在水蒸气冷凝时，可以加快水蒸气的遇冷凝结；水蒸气蒸发冷凝时释放的热量既能实现对冷凝腔内的温度保温，又能对弯折通道内的原海水进行同步预热，通过弯折通道内的海水进行热量的吸收，实现蒸发冷凝过程中热量的回收再利用，有效降低能量的损失，弯折通道与水蒸气的相互作用，实现高效蒸发以及设备整体运行中的能量的高效利用。

上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本公开的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请的一种具体实施例的立体结构示意图。

图2是图1中的光热蒸发装置的透视示意图。

图3是图1中的光热蒸发装置的部分示意图。

图4是图1中的光热蒸发装置另一种实施例的示意图。

图5是本申请中的高透斜板的第一种实施例的剖视示意图。

图6是本申请中的高透斜板的第二种实施例的剖视示意图。

图7是本申请中的高透斜板的第三种实施例的剖视示意图。

附图标记说明：100、预处理装置；110、电机；120、吸水泵；130、多介质过滤器；140、保安过滤器；150、送水管；200、光热蒸发装置；210、敞口箱体；211、蒸发腔；212、冷凝腔；213、集水腔；220、高透斜板；221、弯折通道；2211、导向段；2212、弯折段；230、界面蒸发结构；240、挡板；250、弧形板；260、输水管；270、限位板；280、凸起部；300、存储装置；310、淡水箱；320、水质检测装置；400、后处理装置；410、淡水泵组件；420、PH调节装置；430、消毒杀菌装置；440、开关阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

本申请公开了一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，包括：光热蒸发装置以及用于输送待处理海水的预处理装置，光热蒸发装置利用太阳能驱动输入的海水蒸发相变，以实现海水淡化。

光热蒸发装置包括敞口箱体以及覆设于其顶部的高透斜板；敞口箱体的内部包括容纳海水的蒸发腔、供水蒸气冷凝的冷凝腔以及容纳淡水的集水腔，蒸发腔与冷凝腔之间设有界面蒸发结构。

其中，高透斜板的内部开设有弯折通道，弯折通道的入口与预处理装置的输出端连接，弯折通道的出口与蒸发腔连通，不同于现有技术公开的蒸发体直接与海水原水接触，在本申请公开的方案中，输入的海水（即原水）经过弯折通道后，才会输入至蒸发腔内，不同于传统的斜板，本申请中公开的包含弯折通道的高透斜板通过输入海水的较低温度可以加快水蒸气遇冷凝结，然后水蒸气冷凝释放的热量可以给输入海水预热，升温后的海水再输入至蒸发腔内，进入蒸发腔内的海水比初始输入海水的温度高，有效缩小进入蒸发腔的海水与界面蒸发结构的温差，提高蒸发效率。

在蒸发过程中，界面蒸发结构吸收从高透斜板透过的太阳能辐射，通过累积产生的热量对蒸发腔内的海水加热，从而引起蒸发，在冷凝腔内，水蒸气上升至高透斜板的内壁后变成水滴，蒸发时产生的热量以及水蒸气冷凝变成水滴时释放的热量为弯折通道内的输入海水预热，将储存在水或水蒸气的能量充分利用，即通过高透斜板内部弯折通道的设置，既能加快水蒸气收集，又能实现下一阶段的回收冷凝热，加快淡化效率，缩短淡化周期，同时实现热量的充分循环利用。在蒸发过程中，不断对进水的预热，进一步缩小海水与界面蒸发结构的温差，同时实现敞口箱体内部的高效保温，提高产生蒸气的通量，大大提高淡化效率。

参照图1至附图3，本申请公开的一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，包括预处理装置100、光热蒸发装置200、存储装置300和后处理装置400，通过预处理装置100输入待处理的海水同时还可以对海水进行初步处理，防止海水中的较大杂质损伤光热蒸发装置200。

通过光热蒸发装置200进行太阳能的吸收以对海水加热蒸发产生淡水，通过本申请设置的光热蒸发装置200还可以首先淡化过程中能量的吸收以及再次利用，大大减少整体能量的损失，提高能量利用率，提高淡化效率。

通过存储装置300进行大量淡水的收集，保证设备的不间断循环淡化；通过后处理装置400可以对存储装置300收集的水质进行再次处理，以进一步达到饮用水标准。

具体地，预处理装置100包括电机110、吸水泵120、第一过滤器和第二过滤器，在本实施例中第一过滤器优选为多介质过滤器130，第二过滤器优选为保安过滤器140，电机110为吸水泵120供能，电机110和吸水泵120构成抽水组件，以将海水泵入多介质过滤器130。

多介质过滤器130设置于抽水组件的输水端，以粗过滤待处理的海水，即进行精度低的初步过滤，然后初步过滤后的水输送至保安过滤器140。

保安过滤器140设置于多介质过滤器130的输水端，以进行二次过滤，即进行精度高的进一步过滤；保安过滤器140的输水端设置有送水管150，送水管150的输出端与弯折通道221的入口连通。通过多介质过滤器130和保安过滤器140的设置，用于除去海水中较大的杂质，起简单过滤的作用，防止海水的较大杂质对光热蒸发装置200造成损伤，有效提高光热蒸发装置200的工作稳定性以及使用寿命。

具体地，光热蒸发装置200包括敞口箱体210以及覆设于其顶部的高透斜板220，高透斜板220与敞口箱体210可启闭设置，并且高透斜板220与敞口箱体210构成密封环境。

敞口箱体210的内部包括容纳海水的蒸发腔211、供水蒸气冷凝的冷凝腔212以及容纳淡水的集水腔213，蒸发腔211与冷凝腔212之间设有用于吸收太阳能的界面蒸发结构230，通过界面蒸发结构230实现对海水的加热蒸发。

在本实施例中，敞口箱体210的主视形状为直角梯形，敞口箱体210包括四个侧板和一个底板，左侧侧板的面积小于右侧侧板的面积；底板上设置有挡板240，挡板240的顶部与高透斜板220间隙设置，与高透斜板220上凝聚的水滴互不干涉；挡板240的前后端分别与前侧侧板、后侧侧板固定连接。

挡板240、底板、右侧侧板与界面蒸发结构230之间的区域为蒸发腔211，界面蒸发结构230随注入海水的液面高度变化而随动；界面蒸发结构230与高透斜板220的内侧之间的空间即为冷凝腔212；挡板240与左侧侧板之间的区域即为集水腔213，即蒸发腔211设置于高透斜板220的高侧区，集水腔213设置于高透斜板220的低侧区，冷凝腔212与集水腔213连通设置。

进一步地，集水腔213的内部设置有弧形板250，弧形板250的顶部与高透斜板220的内壁抵触设置，以导引高透斜板220上的成股水滴至集水腔213，提高进入集水腔213上方的水滴的收集效率。

高透斜板220的内部开设有弯折通道221，弯折通道221的入口与预处理装置100的输出端连接，弯折通道221的出口与蒸发腔211连通，具体地，敞口箱体210的侧部开设有连通孔，弯折通道221的出口通过输水管260与连通孔连通，以输送海水至蒸发腔211。

弯折通道221包括若干弯折回路，且若干弯折回路的设置不影响高透斜板220的透光性以及强度，且若干弯折回路形成海水初始受热区，使输入的海水能在弯折通道221中流通时吸收热量。

穿过高透斜板220的太阳能作用于界面蒸发结构230上，通过界面蒸发结构230吸收太阳能辐射，通过累积产生的热量对蒸发腔211内的海水进行加热，引起海水的蒸发，当水蒸气接触到高透斜板220时，由于高透斜板220的温度远低于水蒸气温度，则会在高透斜板220的内侧凝结为水滴，经过一定量集聚的水滴则会成股沿高透斜板220的内壁流下至集水腔213的顶部区域，然后水滴在集水腔213内部设置的弧形板250的导向作用下流入集水腔213；当存储装置300处于使用状态时，集水腔213内的水则会顺着集水腔213中底板上开设的出水孔流入下方的淡水箱310中。

在高透斜板220的内侧水蒸气冷凝成水滴时，释放的热量既能实现对冷凝腔212内的温度保温，又能对弯折通道221内的原海水进行同步预热，即通过弯折通道221内的海水进行热量的吸收，有效降低能量的损失；从界面蒸发结构230反射出去的太阳光可以再次对弯折通道221内的原海水再次加热；在蒸发过程中，弯折通道221内输入的海水既能吸收冷凝散发的热量，又能吸收反射的热量，实现高效蒸发以及设备整体运行中的能量的高效利用。

现有技术中，为了便于快速收集淡水，通常额外增设冷凝器对高温水蒸气进行冷凝，或者在淡水收集区设置热管对收集区降温，投入成本大，且能量损失严重，通过本申请中弯折通道221的设置，通过弯折通道221内的海水进行水蒸气冷凝时散发的热量，同时实现该部分能量的循环利用，有效提高设备整体的能量利用率。

进一步地，输水管260上还可以设置控制阀，以控制弯折通道221与蒸发腔211的通断；当控制阀关闭时，通过预处理装置100输入的海水可在弯折通道221根据实际需求停留预设时间，使其弯折通道221内的海水吸收太阳能后提升更高的温度，进而在蒸发腔211内进行蒸发时，提高蒸发效率。

进一步地，送水管150上还可以设置有流量监测装置，以实时获取输入的海水流量信息。

优选地，敞口箱体210的侧板均为隔热板，进一步提高保温效果。

界面蒸发结构230包括吸水隔热层以及设置于吸水隔热层顶部的光热层，吸水隔热层覆盖待淡化海水的表面设置；其中光热层的顶部覆设有光热膜或者石墨炔复合气凝胶，实现高效的光热转化。

进一步地，石墨炔复合气凝胶的制备方法包括以下步骤：

S100，取氧化石墨烯和六乙炔基苯单体，对氧化石墨烯和六乙炔基苯单体进行偶联反应，在氧化石墨烯表面生长出石墨炔，得到石墨炔包覆氧化石墨烯；具体地，调整六乙炔基苯单体相对氧化石墨烯的质量，能够改变生长在氧化石墨烯表面的石墨炔的厚度。

可选地，可以由六(三甲硅基乙炔基)苯合成得到六乙炔基苯单体。

可选地，由六(三甲硅基乙炔基)苯合成得到六乙炔基苯单体时，S100中六乙炔基苯单体需用的六(三甲硅基乙炔基)苯和氧化石墨烯的质量比可以为2/5~8/5，示例性地，氧化石墨烯取50mg，六(三甲硅基乙炔基)苯的质量可以在20mg~80mg变化，这个范围内的质量比使得石墨炔能够在氧化石墨烯表面顺利生长并具有合适的厚度。

具体地，S100包括：将三颈烧瓶转移至30℃~60℃油浴锅中，在氩气气氛下通气5min~10min；取氧化石墨烯，将氧化石墨烯、吡啶和醋酸铜一起加入三颈烧瓶中混合；将含有六乙炔基苯单体溶液的滴液漏斗插入三颈烧瓶的口径中，使滴液逐滴加入三颈烧瓶内的混合液中，避光反应完全，得到含有石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片的分散液；依次用吡啶、二甲基甲酰胺、乙醇、盐酸和去离子水离心抽滤石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片；对抽滤后的石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片进行干燥处理，得到粉末状的石墨炔包覆氧化石墨烯。该步骤采用醋酸铜作为催化剂，实现了在氧化石墨烯表面生长出石墨炔。

示例性地，可以先将三颈烧瓶转移至30℃~60℃油浴锅中，在氩气气氛下通气5min~10min；然后取氧化石墨烯（50mg）、吡啶（20ml~80ml)和醋酸铜(20mg~80mg)一起加入三颈烧瓶中混合，再将含有六乙炔基苯单体溶液的滴液漏斗插入三颈烧瓶的口径中，使滴液逐滴加入三颈烧瓶内的混合液中，避光反应完全，得到含有石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片的分散液；依次用吡啶、二甲基甲酰胺、乙醇、盐酸和去离子水离心抽滤石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片；再对抽滤得到的石墨炔包覆氧化石墨烯纳米片进行干燥处理，得到粉末状的石墨炔包覆氧化石墨烯。

S200，另取氧化石墨烯，将另取的氧化石墨烯和偶联反应得到的石墨炔包覆氧化石墨烯加入纯水中，超声混合后得到混合分散液。

另取的氧化石墨烯和偶联反应得到的石墨炔包覆氧化石墨烯的质量比可以为：1/5~1/3。该步骤中引入氧化石墨烯能够增加氧化集团含量，这个范围的质量比能够使得氧化集团含量适中，有利于石墨炔包覆基元均匀分散在气凝胶结构中。

混合分散液中氧化石墨烯和石墨炔包覆氧化石墨烯的总浓度可以为1mg/ml~10mg/ml，这个范围的浓度使得单位体积内氧化石墨烯和石墨炔包覆氧化含量适中，有利于其在气凝胶结构中均匀分散。示例性地，可以将步骤S2中的氧化石墨烯和偶联反应得到的石墨炔包覆氧化石墨烯以3mg/ml的浓度分散在纯水中，超声处理6小时，得到混合分散液。

S300，向混合分散液中加入聚乙烯醇水溶液，超声混合后转移到反应釜中。

采用低分子量的聚乙烯醇配置聚乙烯醇水溶液。示例性地，可以向混合分散液中加入1ml浓度为0.1g/ml的聚乙烯醇溶液，超声混合半小时后转移到反应釜中。示例性地，反应釜为不锈钢高压釜。

S400，将密封的反应釜放入鼓风干燥箱中进行水热反应，得到凝胶结构体。

该步骤中，鼓风干燥箱中的凝胶化过程实质为氧化石墨烯的氧化还原反应，加热温度和加热时间的增大都会使得氧化石墨烯转化成还原氧化石墨烯的比例变多。

可选地，S400中，可以将不锈钢高压釜放入鼓风干燥箱中加热至130℃~200℃，反应7h~16h后得到凝胶结构体，该加热温度范围和加热时间范围能够在反应形成的凝胶结构中，保留一些含氧基团的存在，如羧基、羟基等，以促进凝胶的亲水性，保证其蒸水过程的水输运能力。示例性地，可以将不锈钢高压釜放入鼓风干燥箱中加热至180℃，加热12h后得到凝胶结构体。

S500，对凝胶结构体清洗后进行冻干处理，得到含有石墨炔包覆还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的复合气凝胶。

可选地，可以用乙醇和去离子水清洗凝胶结构体，将清洗后的凝胶结构体在-10℃~-20℃下进行预冷冻，直至凝胶结构体表面不存在分离的液体后，转移至-30℃~ 80℃下进行冻干，得到含有石墨炔包覆还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的复合气凝胶。

示例性地，可以将清洗后的凝胶结构体在-20℃预冷冻8h~12h，直到凝胶结构体表面不存在分离的液体，转移至-60℃环境下于冻干机中冻干40h~60h，得到含有石墨炔包覆还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的复合气凝胶，此处，冻干时间过短无法达到干燥效果，冻干时间过长会导致凝胶结构塌陷，缩成一团。

本公开实施例中的石墨炔基元序构的复合气凝胶的制备方法具有如下优势：

一方面，通过该制备方法将石墨炔包覆还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯以纳米片的形式，均匀分散入聚乙烯醇交联形成的气凝胶结构中，如此，当有光照时，内层还原氧化石墨烯在产热后，会将热量传递到外层石墨炔上，受石墨炔的低热传导率的影响，能够抑制热量向外界水体的继续耗散，从而使热量集中在纳米片和气凝胶结构上，表现出高的光热转换效率。

另一方面，在光产热不多情况下，向外界水体耗散的热量减少，说明用于蒸水的热量增多，因此，相对于其他材料，通过该制备方法制备的含有石墨炔包覆还原氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的复合气凝胶还具有弱光下蒸水性能高的优点。

并且，石墨炔还具有电负性，能够排斥氯离子，因此，通过该制备方法制备的石墨炔基于序构的复合气凝胶还具有良好的抗盐能力和自清洁能力。

存储装置300包括与集水腔213连通的淡水箱310，淡水箱310侧部设置有水质检测装置320，水质检测装置320用于实时检测淡水箱310内的水质信息。

水质检测装置包括取样阀和电导率测试仪，取样阀打开后通过电导率测试仪可实时检测上一步的产水水质。

后处理装置400与水质检测装置320信号连接；后处理装置400包括PH调节装置420和消毒杀菌装置430，PH调节装置420与淡水箱310通过淡水泵组件410连接；消毒杀菌装置430与PH调节装置420通过管路组件连通，用于对PH调节装置420输出的淡水进行消毒杀菌；当水质检测装置320检测的水质信息异常时，触发淡水泵组件410、PH调节装置420和/或消毒杀菌装置430，以对水质进行PH调节和/或杀菌消毒。

消毒杀菌装置430的侧部还设置有开关阀440或者水龙头，便于随时取用。

高透斜板220上还设置有调节装置，调节装置包括控制器、湿度检测件、压力检测件、湿度调节件和压力调节件，湿度检测件、压力检测件、湿度调节件、压力调节件均与控制器信号连接；湿度检测件用于实时检测冷凝腔212内的湿度信息；压力检测件用于实时检测冷凝腔212内的压力信息；在淡化过程中，控制器基于湿度检测件、压力检测件检测的异常信息，实时控制湿度调节件、压力调节件进行对应信息调节，防止气压过高限制水的进一步蒸发能力。

在本实施例中，压力调节件优选为调压阀。

需要说明的是，本实施例只设置了PH调节装置420和消毒杀菌装置430，本实施例并不限制本申请的保护范围，可根据实际需求灵活进行增减。

参照图4，为了便于理解，敞口箱体210的前侧板未显示；挡板240还设有凸起部280，凸起部280靠近挡板240的顶端设置。敞口箱体210中较高的侧板（即右侧板），其内壁还设置有与凸起部280匹配的限位板270。

具体地，限位板270与凸起部280相对设置，限位板270与凸起部280相对面之间的距离小于界面蒸发结构230的长度，防止界面蒸发结构230浮出挡板240，即防止输入蒸发腔211内的海水溢出至集水腔213，形成对界面蒸发结构230的顶部限位。

进一步地，凸起部280与挡板240固定连接或者一体成型设置；限位板270与敞口箱体210的侧板固定连接或者一体成型设置。

进一步地，参照图5，弯折通道221包括导向段2211和弯折段2212，导向段2211的入口与送水管的输出端连通，以进行海水的导入。

导向段的纵向轴线与高透斜板的纵向轴线平行设置，在输入过程中可依靠重力实现导向段内部海水的前进；导向段2211的长度不小于高透斜板长度的一半，通过设置一定长度的导向段2211，防止过短的导向段对入口连接处产生逆反压力，影响入口连接处的连接强度。

弯折段2212的总长度是导向段2211的长度三倍以上，保证海水在整体弯折通道内具有一定的流通时间，便于吸收太阳能热量。

导向段2211的入口与弯折段2212的出口设置于同一侧，便于安装检修。

弯折段2212包括若干曲折段，若干曲折段形成太阳能辐射吸收面。

具体地，弯折段2212包括若干过渡段以及若干输送段，过渡段的长度小于输送段的长度，若干输送段均与导向段2211平行设置，若干过渡段与导向段2211垂直设置，若干过渡段与若干输送段形成S型的回折区域，保证海水在回折区域的充分覆盖，以提高海水对太阳能的热量吸收率。

优选地，若干输送段均与导向段2211长度一致设置；若干过渡段均长度一致设置。

进一步地，参照图6，若干输送段平行设置，且均与导向段2211垂直设置；若干过渡段均与导向段2211平行设置，若干过渡段的长度不一致设置，以在高透斜板220内形成流转路径更长的太阳能辐射吸收面。

进一步地，参照图7，若干输送段、若干过渡段与导向段2211形成梳子状的通道，形成具有一定长度路径的太阳能辐射吸收面。在工作过程中，进入到弯折通道内的海水能够对入射的太阳能吸收热量，以流入至弯折通道内的海水为初始海水，流出至蒸发腔内的海水为预热海水，则预热海水的温度大于初始海水的温度。不同于现有技术中界面蒸发结构与原水的直接接触，本申请中与界面蒸发结构直接接触的为升温后的原水，即预热海水，有效缩小界面蒸发结构与待淡化海水之间的温差同时有效减少直接接触导致的热传导带来的损失。

需要说明的是，本申请中公开的弯折通道，其通道宽度的设置不会对太阳光的射入造成影响，不会对太阳光造成削弱。

本申请公开的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，实现了从海水进入到饮用水输出的一系列步骤，成为集海水输入、初步过滤、蒸发冷凝、水质检测、PH调节、消毒杀菌和饮用水输出为一体的全流程一体化的海水淡化设备。本申请的外源能量为太阳能，绿色清洁；依靠界面蒸发技术获得优异的光热转换和水蒸发效率；海水的预处理保证了界面蒸发结构的工作稳定性；后处理保证了出水达到了饮用水的高要求。同传统反渗透净水系统相比，省去了一些不必要的步骤，使设备更简单轻便，实现了更高效的产水速率以及更安全的产水质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，包括：

预处理装置，用于输送待处理的海水；

光热蒸发装置，包括敞口箱体以及覆设于其顶部的高透斜板；所述敞口箱体的内部包括蒸发腔、冷凝腔和集水腔，所述蒸发腔与所述冷凝腔之间设有界面蒸发结构；

所述高透斜板的内部开设有弯折通道，所述弯折通道的入口与所述预处理装置的输出端连接，所述弯折通道的出口与所述蒸发腔连通。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述蒸发腔设置于所述高透斜板的高侧区，所述集水腔设置于所述高透斜板的低侧区；

所述冷凝腔与所述集水腔连通设置；

所述集水腔的内部设置有弧形板，所述弧形板的顶部与所述高透斜板的内壁抵触设置，以导引所述高透斜板上的成股水滴至所述集水腔。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述预处理装置包括抽水组件、第一过滤器和第二过滤器，所述第一过滤器设置于所述抽水组件的输水端；

所述第二过滤器设置于所述第一过滤器的输水端；

所述第二过滤器的输水端设置有送水管。

4.根据权利要求3所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述弯折通道包括导向段和弯折段，所述导向段的入口与所述送水管的输出端连通；

所述导向段的纵向轴线与所述高透斜板的纵向轴线平行设置，且所述导向段的长度不小于所述高透斜板长度的一半；

所述弯折段包括若干曲折段，若干所述曲折段形成太阳能辐射吸收面。

5.根据权利要求3所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述敞口箱体的侧部开设有连通孔，所述弯折通道的出口通过输水管与所述连通孔连通。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述敞口箱体的侧板均为隔热板。

7.根据权利要求1所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述界面蒸发结构包括吸水隔热层以及设置于所述吸水隔热层顶部的光热层，所述吸水隔热层覆盖待淡化海水的表面设置。

8.根据权利要求1所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，所述高透斜板上设置有调节装置，所述调节装置包括控制器、湿度检测件、压力检测件、湿度调节件和压力调节件，所述湿度检测件、所述压力检测件、所述湿度调节件、所述压力调节件均与所述控制器信号连接；

所述湿度检测件用于实时检测所述冷凝腔内的湿度信息；

所述压力检测件用于实时检测所述冷凝腔内的压力信息；

在淡化过程中，所述控制器基于所述湿度检测件、所述压力检测件检测的异常信息，实时控制所述湿度调节件、所述压力调节件进行对应信息调节。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，该设备还包括存储装置；

所述存储装置包括与所述集水腔连通的淡水箱，所述淡水箱侧部设置有水质检测装置。

10.根据权利要求9所述的基于太阳能界面蒸发的一体化海水淡化设备，其特征在于，该设备还包括后处理装置，所述后处理装置与所述水质检测装置信号连接；

所述后处理装置通过淡水泵组件与所述淡水箱连接；

当所述水质检测装置检测的水质信息异常时，触发所述淡水泵组件、所述后处理装置，以对水质进行酸碱度调节和/或杀菌消毒。

Images