CN117819646A - 一种多效太阳能水处理装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多效太阳能水处理装置，至少包括第一腔室、第二腔室，第一腔室和第二腔室之间通过冷凝膜间隔，在第一腔室的底壁上设置有第一蒸发层，第一蒸发层为吸光材料或第一蒸发层连接有吸光材料，吸光材料吸收光转换为热量加热第一蒸发层上的水分；在冷凝膜朝向第二腔室的一侧设置有第二蒸发层；光线入射至第一腔室的吸光材料上，第一蒸发层上的水经吸光材料加热后形成水蒸气，水蒸气在冷凝膜上释放热量形成冷凝水，释放的热量传输至第二蒸发层，加热第二蒸发层上的水分形成水蒸气，形成的水蒸气在第二腔室的顶壁上冷凝形成冷凝水。该装置在不影响光线利用的情况下增加水蒸气相变潜热的利用率。

Description

一种多效太阳能水处理装置及应用

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，尤其涉及一种多效太阳能水处理装置及应用。

背景技术

太阳能界面蒸发是利用特定结构将能量局限在光吸收层，使水分在结构表面完成蒸发，避免了热量向水体的散失，具有光热转化效率高、蒸发速度快等优势。而将太阳能界面蒸发器放置在透明密闭的腔室(屋脊型、棱锥型、圆锥形等)内，随着蒸发的进行，腔室内部湿度逐渐升高至饱和，水蒸气的露点温度高于透光冷凝面的内壁温度便会凝结成水，获得纯净的蒸馏水，可用于海水淡化、污水处理等场景。然而，太阳能的光照强度毕竟是有限的，而且存在时间、空间上分布的不均匀性。回收利用水蒸气凝结时释放的相变潜热进行多效蒸馏，是唯一成倍提升单位面积产水量的方法路径。具体的技术方案有：1)由于水蒸气的相变潜热会穿过透光冷凝面，通过外表面向周围环境耗散，可以用水冲刷透光冷凝面的外表面吸收这部分热量，并达到给透光冷凝面降温、加快冷凝的效果；2)利用温差、抽风机等将水蒸气传输至独立设置的多效冷凝装置，装置内部设置有多层堆叠的海水盘，水蒸气在海水盘的底面(倾斜设置)冷凝并释放潜热，加热盘内的海水并蒸发，而水蒸气向上扩散，又会冷凝并成为上部海水盘的蒸发热源，从而多次利用水蒸气的相变潜热，提高产水量。

用水冲刷透光冷凝面仅能回收部分热能，而获得的热水对太阳能蒸馏器内的海水进行预热，利用效率低。外置多效冷凝装置可以进行多效蒸发，但是水蒸气在传输过程中会发生热损耗，降低了总的利用效率。

发明内容

本发明为了高效利用水蒸气的相变潜热，提供了一种多效太阳能水处理装置，该装置通过合理设置各腔室的位置关系、腔室结构、腔室各材料层使装置在不影响光线利用的情况下提高水蒸气相变潜热的利用率。

本发明所采取的技术方案为：一种多效太阳能水处理装置，包括第一腔室、第二腔室，第一腔室和第二腔室之间通过冷凝膜间隔，所述第一腔室包括底壁，在所述第一腔室的底壁上设置有第一蒸发层，所述第一蒸发层为吸光材料或所述第一蒸发层上设置有吸光材料，所述吸光材料吸收太阳光转换为热量加热第一蒸发层上的水分；所述冷凝膜为透明材料，在所述冷凝膜朝向第一腔室的一侧设置有亲水膜层，在所述冷凝膜朝向第二腔室的一侧设置有第二蒸发层；所述第二腔室包括顶壁，顶壁为腔室最上方的壁面，所述第二腔室的顶壁为透明壁面，第二腔室的顶壁材料与所述冷凝膜材料相同或不同，光线透过第二腔室入射至第一腔室的吸光材料上；所述第一蒸发层和第二蒸发层上均流通有待处理水，第一蒸发层上的水经所述吸光材料加热后形成水蒸气，水蒸气在所述冷凝膜上释放热量形成冷凝水，释放的热量传输至第二蒸发层，加热所述第二蒸发层上的水分形成水蒸气，形成的水蒸气在第二腔室的顶壁上冷凝形成冷凝水。

作为一种优选方案，第二蒸发层为在干燥状态下为雾状，吸收水分后转变为透明的材料层，吸水后透光率＞90％，第二蒸发层厚度小于0.1mm。

作为一种优选方案，装置设置有若干腔室，由下至上依次为第一腔室、第二腔室……第n腔室，n≥3，光线依次透过第n腔室……第二腔室入射至第一腔室的吸光材料上，相邻两腔室之间通过冷凝膜间隔，在冷凝膜的一侧设置所述亲水膜层，在冷凝膜的另一侧设置蒸发层，如第n腔室与第n-1腔室之间的冷凝膜，在冷凝膜朝向n-1腔室的一侧设置亲水膜层，在冷凝膜朝向n腔室的一侧设置蒸发层，各冷凝膜上的亲水膜层材料相同或不同，各冷凝膜上的蒸发层材料相同或不同，优选是各亲水膜层材料相同，各蒸发膜层材料相同，置于最顶端的第n腔室的上壁面为顶壁，该壁面为透明材料，优选为与下方冷凝膜相同材质的冷凝膜，在顶壁的内壁上设置亲水膜层。

作为一种优选方案，所述亲水膜层以涂覆方式设置在所述冷凝膜上，水蒸气在所述亲水膜层上冷凝为液滴后，与所述亲水膜层的接触角小于10°。

作为一种优选方案，所述第二蒸发层为静电纺丝材料层，制备方法包括如下步骤可供选择的浆料有两种，按溶质能否溶于水或乙醇加以区分。一种浆料的溶质是PAN或改性PTFE，溶剂是DMF，溶质质量分数为6％～9％；另一种浆料的溶质是PVP、PVA或PEO，溶剂是乙醇或水，溶质质量分数为6％～9％；以所述冷凝膜为基底，以所述混合浆料为静电纺丝材料，进行静电纺丝形成所述静电纺丝材料层。

作为一种优选方案，静电纺丝采用22号针头，纺丝距离为10cm，纺丝电压为15～20kv，纺丝浆料流速为1.5～2mL/h，采用双轴往复式纺丝，每15×10cm的区域纺5～20min。

作为一种优选方案，所述冷凝膜为PE膜、PC膜或PET膜，厚度小于0.1mm，所述亲水膜层为在所述冷凝膜上接枝亲水官能团形成，所述亲水膜层为二氧化硅溶胶膜或改性聚丙烯酸树脂膜，所述亲水膜层的厚度小于0.01mm。

作为一种优选方案，腔室设置有三个，由下至上依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室与第二腔室之间通过冷凝膜间隔，第二腔室与第三腔室之间通过冷凝膜间隔，各冷凝膜、第一腔室的底壁、第三腔室的顶壁均与水平方向呈夹角设置，且夹角相同，各腔室均设置有进水口、集水槽、排水口，待处理水通过进水口流动至对应的蒸发层上，且沿蒸发层至上而下流动，在流动过程中蒸发形成水蒸气，水蒸气在冷凝膜上冷凝形成冷凝水，冷凝水沿冷凝膜流动至所述集水槽，蒸发后的待处理水流动至腔室底端的排水口，经所述排水口排出腔室。

本发明还提供了上述多效太阳水处理装置在海水淡化、污水处理上的应用，在应用时进水量根据光照情况进行控制，当光照能量≥22MJ/m²/天时，第一腔室的进水量≥8L/m²/天，第二腔室的进水量≥6L/m²/天，第三腔室的进水量≥4L/m²/天。其它光照强度下，根据比例对供水量进行增减。各级蒸馏室的进水量应根据当天的淡水产量进行微调，淡水：浓水＝4～1倍为最佳。开始供水时间应比太阳升起时间早1h，确保蒸发膜充分湿润；停止供水时间应比太阳落下时间晚1h，使得蒸发膜表面析出的盐可以被冲洗、溶解。

本发明所产生的技术效果包括：1、本发明中装置利用太阳能产热蒸发水分获得淡水资源，节能环保，通过层叠多层腔室，实现多级热量传递，多效加热，一方面充分利用吸光材料吸收的太阳能，另一方面加快下层水蒸气的凝结，减少水蒸气过饱和对蒸发的抑制，再一方面加速上层海水的蒸发，提高整体的运行效率和产水量；

2、本发明中通过在相邻腔室之间冷凝膜，冷凝膜采用特定的材质，实现光学透明的基础上，实现高效热传输，通过在冷凝膜上设置静电纺丝材料实现水传输，在水传输时光学透明，不影响入射光强，确保光线穿过数层腔室后依然能保持一定的光强入射至吸光材料上，采用特定的工艺使静电纺丝材料层在干燥状态下雾状，透明度低，仅不到70％，在吸水后透明度增强，达90％以上；

3、本发明中静电纺丝层使水层均匀、水膜厚度极薄，可以吸收下一层水蒸气凝结的相变潜热高效蒸发，提高总的太阳能利用效率，增大单位占地面积的产水量；

4、本发明以化学接枝的形式在冷凝膜的下表面形成亲水膜层，使下表面由疏水改性为亲水，当水蒸气在下表面凝结时会形成水膜而非雾状液滴，提高了透光率；化学接枝形成的膜层极薄且稳定强，不影响热量传输和光透射；

5、本发明为倾斜放置的板式结构，不同于常见的盘式被动式太阳能蒸馏器的吸光面是水平放置的，可以根据设备安装位置的纬度设置倾角，提高全年的接收光照的总强度，而且倾角有利于海水自上而下自发流淌、扩散并湿润整个蒸发面，避免因局部的盐浓度过高而结晶；

6、本发明可设置3级或多级多效腔室，并对每一腔室的供水量进行单独控制，可根据光照强度进行调整，降低因海水升温带来的热损失，并且可以对结晶盐进行有效冲洗，避免结垢；

7、本发明中装置可以通过多效热利用的方法，将太阳能蒸馏的效率提升至110％以上，突破单级太阳能蒸馏的理论极限。太阳能蒸馏效率η的具体计算方法如下：η＝(m×h)÷P；其中m是装置当日产水量，单位是kg/m²，按第一腔室吸光材料的面积计算；h是水的蒸发焓，单位是kJ/kg，可以根据装置的实际运行温度取对应的值；P是当日的总光照强度，单位是MJ/m²。

附图说明

图1本发明中装置的结构图；

图2第一冷凝膜的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。以下涉及到“上”“下”等方位词，均以装置在使用状态下的位置关系进行描述的。

本发明中的多效太阳能水处理装置如图1所示，包括依次层叠设置2～n个腔室，n＞2，腔室数量依据热量逐级传递过程中损耗情况确定，以附图中所示3个腔室为例介绍装置的具体结构，装置由下至上依次为第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3，第一腔室1和第二腔室2之间设置第一冷凝膜8，第二腔室2和第三腔室3之间设置有第二冷凝膜9，第三腔室3的顶壁为第三冷凝膜10，第一冷凝膜8、第二冷凝膜9和第三冷凝膜10结构或材料相同或不同，但均为透明防水材料，冷凝膜可以是刚性板材，如玻璃板，也可以是具有一定柔性的聚合物材料。

第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3内分别设置有第一蒸发层14、第二蒸发层4和第三蒸发层，三个蒸发层均连接有待处理水水源，待处理水沿蒸发层流动过程中吸收热量蒸发形成水蒸气。第一蒸发层14设置在第一腔室1的底壁上，在第一腔室1底壁上还设置有吸光材料，吸光材料能够吸收太阳光转换为热量，吸光材料与第一蒸发层14可以设置为如下几种形式：a吸光材料与第一蒸发层14为同一材料，如黑色无纺布、黑色纸；b吸光材料设置在第一蒸发层14的下方，第一蒸发层14为透明亲水材料，吸光材料为黑色金属或黑色炭基材料或其它强光吸收材料；c吸光材料掺杂在第一蒸发层14中，如在亲水材料中分布吸光颗粒或喷涂有黑色颗粒的纳米多孔材料；当吸光材料吸收太阳光或其它光线后加热第一蒸发层14中的水分，使水分蒸发形成水蒸气。第二蒸发层4和第三蒸发层分别设置在第一冷凝膜8朝向第二腔室2的一侧和第二冷凝膜9朝向第三腔室3的一侧，第二蒸发层4和第三蒸发层为透明的亲水材料；在冷凝膜的下表面，如第一冷凝膜8朝向第一腔室1的一侧，第二冷凝膜9朝向第二腔室2的一侧，第三冷凝膜10朝向第三腔室3的一侧设置有亲属膜层，该亲水膜层5与水的接触角小于10°，水滴与该膜层接触可迅速平铺为薄水层，不会对入射光发生散射，避免液滴对入射光线的影响。第一蒸发层14、第二蒸发层4和第三蒸发层优选亲水材料。

第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3均为扁平的长方体结构，且腔室倾斜设置，该设置一方面便于光线入射至吸光材料上，另一方面便于水流在重力作用下沿蒸发层流动。

第二蒸发层4和第三蒸发层为静电纺丝材料，该膜层的制备方法为：a制备浆料：可供选择的浆料有两种，按溶质能否溶于水或乙醇加以区分，一种浆料的溶质是PAN或改性PTFE，溶剂是DMF，质量分数为6％～9％；另一种浆料的溶质是PVP、PVA或PEO，溶剂是乙醇或水，质量分数为6％～9％；b将浆料置于50～70℃水浴条件下加热并搅拌1h，使聚合物粉末完全溶解；c静电纺丝：以冷凝膜为基底，在冷凝膜上以1.5～2mL/h的流速，采用双轴往复式纺丝，每15×10cm的区域纺5～10min，纺丝参数为：22号针头、纺丝距离10cm、纺丝电压15～20kv，最终在冷凝膜上形成静电纺丝层，该静电纺丝层在干燥状态下为雾状，透明度低，在吸收水分后透明度高于90％，因而在输水状态下不影响装置的光透射率。

亲水膜层5为将亲水官能团以化学接枝形式吸附在冷凝膜上的超亲水材料薄层，薄层厚度＜0.01mm，可以是二氧化硅溶胶膜，制备方法为：a配置涂覆液：将水、乙醇和二氧化硅溶胶混合形成涂覆液，其中水的质量分数为84％～84.5％，乙醇的质量分数为15％，二氧化硅溶胶(纳米二氧化硅)的质量分数为0.5％～1％；b刮涂：用10～20μm的挤压式线棒湿膜涂布器刮涂在冷凝膜表面，冷凝膜为PE、PC、PET等，涂覆完成后静置晾干，采用水和乙醇作为溶剂溶解二氧化硅溶胶形成涂覆液，降低了涂覆液与冷凝膜的接触角，使涂覆液均匀完成的涂覆在冷凝膜上，二氧化硅溶胶上具有丰富的羟基官能团，与冷凝膜的聚合物上的官能团结合形成化学接枝，在冷凝膜上形成一层致密、牢固的薄层。冷凝膜厚度优选为0.25mm。

本发明通过在冷凝膜上设置静电纺丝层实现毛细输水，且输水过程不影响光吸收，静电纺丝层在干燥状态和湿润状态下透明度不同，借助透明度不同调整入射光强度，在需要削弱入射光强时，上层的一个或多个腔室不通水，静电纺丝层干燥，透明度低，入射光强度减弱；本发明中设置多层腔室，一方面可实现热量的多级利用，提升水的处理量，另一方面可调整不通水的腔室数量，调整入射光强。需要调整光强的情况如污水处理过程中，某些组分在达到高温时会挥发，为避免该组分挥发，需要控制待处理水的蒸发水温，这时可通过控制入射光强调整水温。本发明中的亲水膜层5为通过化学接枝在冷凝膜上形成超亲水层，若不设置该膜层，水蒸汽在冷凝膜上冷凝后会形成液滴，入射在冷凝膜上的光线发生散射，进而影响入射光强，采用化学接枝官能团的形式形成膜层可增加亲水膜层5与冷凝膜面的稳定性，避免脱落。

本发明中腔室是设置在支架7上，支架7起到支撑和固定腔室的作用，使腔室倾斜设置，倾角以装置所在区域的经纬度设定，若装置所在位置为北纬20°以北或南纬20°以南，装置倾角应与纬度相对应，在该倾角下装置在全年获得最大的光照能量，充分利用光线。若装置在北纬20°和南纬20°之间的位置，装置倾角应设置在20°，在该倾角下海水能在重力作用下向下流淌、充分湿润蒸发膜。

本发明中置于最底层的第一腔室1底壁外侧设置保温层6，用于防止温度向腔室外扩散，基于同样的理由，在各腔室的外壁上均设置保温层6。各腔室之间可以是一体的，即同一腔室采用冷凝膜间隔为多个腔室，也可以是相互独立的，如第一腔室1和第二腔室2相互独立，在安装时，将第一腔室1的顶壁和第二腔室2的底壁贴合设置或中间通过导热层贴合设置，第一腔室1的顶壁和第二腔室2的底壁贴合形成上述的冷凝膜。该设置可自由拆卸或更换中间腔室。

当本发明中腔室设置有若干个时，在第三腔室3上再层叠设置所需个数的腔室，相邻腔室之间均设置冷凝膜，在冷凝膜的上表面设置静电纺丝层，在冷凝膜的下表面设置亲水膜层5。每个腔室均设置有进水口11、排水口12和集水槽13，进水口11设置在腔室的上端面靠近蒸发层的位置，待处理水由进水口11流入对应的蒸发层，作为一种优选方式，在端部设置分流滴水器，由分流滴水器将待处理水滴加在蒸发层上，而后沿蒸发层向下流动。在腔室的下端面设置排水口12，优选设置在蒸发层下边缘处，用于承接沿蒸发层流下的水。集水槽13设置在腔室的下端壁面内壁，用于承接沿冷凝膜流动的冷凝水。

本发明中的装置可以用于海水淡化或污水处理，以海水淡化为例介绍本发明中装置的运行过程，为表述清晰，使用分段论述，段前标号非运行步骤：

a通过分流滴水器向对应腔室输送海水，海水滴加在蒸发层上，在重力作用下沿蒸发层流动，并通过蒸发层的毛细作用向四周扩散，润湿整片蒸发层；

b第一腔室1内的海水在吸光材料的作用下加热形成水蒸气；

c水蒸气向上扩散至第一冷凝膜8的下表面凝结为水，释放的热量继续向上传输至第二腔室2；

d第二腔室2的蒸发层吸收第一腔室1传递的热量，蒸发形成水蒸气，而后在第二冷凝膜9上冷凝为水，且释放热量，热量继续向上传递至第三腔室3；

e第三腔室3的水吸收热量后蒸发为水蒸气，水蒸气在第三冷凝膜10上冷凝为水；

冷凝水沿第一冷凝膜8、第二冷凝膜9或第三冷凝膜10向下流动至集水槽13，集水槽13内的水通过排放管道排出，获得纯净水。

本发明中装置的水处理量为：当光照能量≥22MJ/m²/天时，第一腔室1的进水量≥8L/m²/天，第二腔室2的进水量≥6L/m²/天，第三腔室3的进水量≥4L/m²/天。其它光照强度下，根据比例对供水量进行增减。各级蒸馏室的进水量应根据当天的淡水产量进行微调，淡水：浓水＝(4～1)：1为最佳运行条件。开始供水时间应比太阳升起时间早1h，确保蒸发层充分湿润；停止供水时间应比太阳落下时间晚1h，使得蒸发膜表面析出的盐可以被冲洗、溶解。

实施例

装置共设置有三个腔室，三个腔室为一个长20cm、宽10cm、高4cm的长方体腔室在高度方向上设置两冷凝膜间隔为三个腔室，每个腔室高1cm，第一腔室1的底壁厚度为1cm，第三腔室3的顶壁材料与第一冷凝膜8、第二冷凝膜9均为0.2mm的透明PE膜，如图2所示，在第一冷凝膜8和第二冷凝膜9的上表面分别设置第二蒸发层4和第三蒸发层，在下表面分别设置亲水膜层5。第二蒸发层4、第三蒸发层为静电纺丝材料，第一蒸发层14为黑色棉布，腔室的倾角为30°，第一蒸发层14、第二蒸发层4、第三蒸发层、第一冷凝膜8、第二冷凝膜9、第三冷凝膜10的有效尺寸均为19cm×9cm。

在第一冷凝膜8负载第二蒸发层4或在第二冷漠膜上负载第三蒸发层的方法为：将裁剪成相应尺寸的冷凝膜(PE膜)贴在接地极板上，纺丝浆料选为wt％＝6％的PAN在DMF中的溶液。采用22号针头，纺丝距离是10cm，电压是12kV，纺丝浆料的流速是2mL/h，用微量泵控制。用双轴往复式纺丝，X轴和Y轴的范围与PE膜的尺寸对应，纺丝时间是10min，制得。

制备后干燥1h，然后将冷凝膜放入水中充分浸润，测试得到吸水前后的透光率分别是76％和91％。在一定的参数范围内，纺丝时间越少、纺丝浆料浓度越低、流速越慢，所得到的静电纺丝膜越薄，吸水后透光率越高，但是吸水性变差。

在第一冷凝膜8、第二冷凝膜9或第三冷凝膜10上负载超亲水膜的方法：室温15℃下，涂覆液的比例是wt％水＝84％、wt％乙醇＝15％、wt％二氧化硅溶胶＝1％，其中二氧化硅的粒径是5～20nm。充分搅拌60min后使用。将冷凝膜(PE膜)放置在平整的工作台上，第一冷凝膜8、第二冷凝膜9的负载面为背对静电纺丝膜的一侧，第三冷凝膜10的负载面为其一侧面，安装时，该侧面朝向腔室内，在PE膜一端均匀滴上5ml的涂覆液，然后用15μm的挤压式线棒湿膜涂布器向另一端均匀刮涂。多余的涂覆液直接刮出PE膜，然后静置晾干即可。测试得到接触角＜5°，而未改性前的接触角约为105°。

组装好装置后，采用微量泵对每个腔室供水，每个腔室用2个分流滴，第一腔室1、第二腔室2和第三腔室3的供水速率分别为23mL/h，17mL/h，12mL/h。实验条件：实验室环境下，室温15℃，采用氙灯光源，平均光强达到1kw/m²，测试原水为wt％＝3.5％的NaCl溶液。

测试结果：先开启微量泵供水，30min后开启氙灯光源，待1h运行稳定后测试产水量。第一腔室、第二腔室2和第三腔室3的产水速率分别是14mL/h、10mL/h、7mL/h，总光照利用率≈120.9％。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多效太阳能水处理装置，其特征在于：至少包括第一腔室、第二腔室，第一腔室和第二腔室之间通过冷凝膜间隔，所述第一腔室包括底壁，在所述第一腔室的底壁上设置有第一蒸发层，所述第一蒸发层为吸光材料或所述第一蒸发层连接有吸光材料，所述吸光材料吸收光转换为热量加热第一蒸发层上的水分；所述冷凝膜为透明材料，在所述冷凝膜朝向第一腔室的一侧设置有亲水膜层，在所述冷凝膜朝向第二腔室的一侧设置有第二蒸发层；

所述第一蒸发层和第二蒸发层上均流通有待处理水，光线入射至第一腔室的吸光材料上，第一蒸发层上的水经所述吸光材料加热后形成水蒸气，水蒸气在所述冷凝膜上释放热量形成冷凝水，释放的热量传输至第二蒸发层，加热所述第二蒸发层上的水分形成水蒸气，形成的水蒸气在第二腔室的顶壁上冷凝形成冷凝水。

2.根据权利要求1所述的多效太阳能水处理装置，其特征在于：所述第二腔室包括顶壁，所述第二腔室的顶壁为透明壁面，第二腔室的顶壁材料与所述冷凝膜材料相同或不同，光线透过第二腔室入射至第一腔室的吸光材料上；

第二蒸发层为在干燥状态下半透明，吸收水分后转变为透明的材料层，吸水后透光率＞90％，第二蒸发层厚度小于0.1mm。

3.根据权利要求1所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：装置设置有若干腔室，依次为第一腔室、第二腔室……第n腔室，n≥3，光线依次透过第n腔室……第二腔室入射至第一腔室的吸光材料上，相邻两腔室之间通过冷凝膜间隔，在冷凝膜的一侧设置所述亲水膜层，在冷凝膜的另一侧设置蒸发层，各冷凝膜上的亲水膜层材料相同或不同，各冷凝膜上的蒸发层材料相同或不同。

4.根据权利要求1所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：所述亲水膜层以涂覆方式设置在所述冷凝膜上，水蒸气在所述亲水膜层上冷凝为液滴后，与所述亲水膜层的接触角小于10°。

5.根据权利要求1或2所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：所述第二蒸发层为静电纺丝材料层，制备方法包括如下步骤：

配置静电纺丝浆料，浆料选择以下其一：浆料一，以DMF为溶剂，以PAN或改性为亲水的PTFE为溶质配置浆料，其中溶质的质量分数为6％～9％；浆料二，以乙醇或水为溶剂，以PVP、PVA或PEO为溶质，溶质的质量分数为6％～9％；

静电纺丝：以所述冷凝膜为基底，以所述浆料一或浆料二为静电纺丝材料，进行静电纺丝形成所述静电纺丝材料层。

6.根据权利要求5所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：静电纺丝采用22号针头，纺丝距离为10cm，纺丝电压为15～20kv，纺丝浆料流速为1.5～2mL/h，采用双轴往复式纺丝，每15×10cm的区域纺5～20min。

7.根据权利要求1所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：所述冷凝膜材质为PE膜、PC膜或PET膜，所述亲水膜层为在所述冷凝膜上接枝亲水官能团形成，所述亲水膜层为二氧化硅溶胶膜，所述亲水膜层的厚度小于0.01mm。

8.根据权利要求1所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：所述亲水膜层的制备方法包括如下步骤：

a配置涂覆液：将水、乙醇和二氧化硅溶胶混合形成涂覆液，其中水的质量分数为84％～84.5％，乙醇的质量分数为15％，二氧化硅溶胶的质量分数为0.5％～1％；

b刮涂：用10～20μm的挤压式线棒湿膜涂布器刮涂在冷凝膜表面。

9.根据权利要求1所述的多效太阳水处理装置，其特征在于：腔室设置有三个，由下至上依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室与第二腔室之间通过第一冷凝膜间隔，第二腔室与第三腔室之间通过第二冷凝膜间隔，各冷凝膜、第一腔室的底壁、第三腔室的顶壁均与水平方向呈夹角设置，且夹角相同，各腔室均设置有进水口、集水槽、排水口，待处理水通过进水口流动至对应的蒸发层上，且沿蒸发层至上而下流动，在流动过程中蒸发形成水蒸气，水蒸气在冷凝膜上冷凝形成冷凝水，冷凝水沿冷凝膜流动至所述集水槽，蒸发后的待处理水流动至腔室底端的排水口，经所述排水口排出腔室。

10.一种权利要求1所述的多效太阳水处理装置在海水淡化、污水处理上的应用。