本公開涉及光熱蒸發(fā)材料，尤其涉及一種用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、淡化海水技術(shù)作為解決淡水資源緊缺問題的有效途徑，已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注和發(fā)展，在這一技術(shù)領(lǐng)域，光熱蒸發(fā)材料發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它們負(fù)責(zé)將吸收的太陽光轉(zhuǎn)換為加熱海水的熱量。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，為了滿足蒸發(fā)器下表面(即水貼合面)的吸水性需求，一般會(huì)把蒸發(fā)器中的光熱界面蒸發(fā)材料作為一體形成使用，這就導(dǎo)致在蒸發(fā)過程中形成一層覆蓋迎光面的水膜，這不僅削弱了材料對(duì)太陽光的吸收能力，還增加了熱量的耗散，降低了蒸發(fā)效率；隨著海水蒸發(fā)過程的進(jìn)行，海水中的鹽類物質(zhì)會(huì)沉積在蒸發(fā)表面，這會(huì)進(jìn)一步減弱光的吸收，鹽分的沉積和阻塞會(huì)導(dǎo)致光熱界面蒸發(fā)材料的失效，長(zhǎng)期使用下，這將導(dǎo)致蒸發(fā)速率和蒸發(fā)效率的持續(xù)降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開實(shí)施例提供了一種用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜及其制備方法，至少部分的解決現(xiàn)有技術(shù)中公開的蒸發(fā)方案存在的光熱轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)定性差等的問題。

2、第一方面，本公開實(shí)施例提供了一種用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜，包括：

3、凝膠本體；所述凝膠本體中分散有混合體，所述混合體包括若干多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括相互纏繞的石墨炔管狀結(jié)構(gòu)、碳納米管；

4、位于所述凝膠本體的第一面的改性親水層；所述改性親水層的整體平均親水性大于所述凝膠本體的外表面的親水性；

5、位于所述凝膠本體的第二面的改性疏水層；所述第二面與所述第一面相對(duì)設(shè)置，所述改性疏水層的整體平均親水性小于所述凝膠本體的外表面的親水性。

6、可選的，所述改性親水層為泡沫狀層。

7、第二方面，本公開實(shí)施例提供了一種用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜制備方法，包括：

8、制備石墨炔管狀結(jié)構(gòu)；

9、基于所述石墨炔管狀結(jié)構(gòu)，配置石墨炔管狀結(jié)構(gòu)水分散液；

10、將所述石墨炔管狀結(jié)構(gòu)水分散液與聚乙烯醇-殼聚糖水溶液、碳納米管水分散液、發(fā)泡性溶液混合，獲得混合體以及位于混合溶液表層的泡沫狀層；所述混合體包括若干多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括相互纏繞的石墨炔管狀結(jié)構(gòu)、碳納米管；

11、對(duì)混合后的混合溶液進(jìn)行凍干處理，獲得干態(tài)凝膠；所述干態(tài)凝膠包括凝膠本體以及位于所述凝膠本體的第一面的改性親水層，所述改性親水層的整體平均親水性大于所述凝膠本體的外表面的親水性，所述改性親水層包括所述泡沫狀層；

12、對(duì)所述凝膠本體的第二面進(jìn)行改性疏水處理，獲得改性疏水層；

13、所述改性疏水層與所述干態(tài)凝膠構(gòu)成所述淡化膜；所述第二面為所述第一面的相對(duì)面，所述改性疏水層的整體平均親水性小于所述凝膠本體的外表面的親水性。

14、可選的，所述制備石墨炔管狀結(jié)構(gòu)，包括：

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16、制備銅納米線濾膜基底；

17、使所述銅納米線濾膜基底與含有石墨炔單體的溶液進(jìn)行反應(yīng)，獲得石墨炔銅納米線濾膜；所述石墨炔銅納米線濾膜包括濾膜以及位于所述濾膜上的三維交叉結(jié)構(gòu)，所述三維交叉結(jié)構(gòu)為在銅納米線上生長(zhǎng)的若干石墨炔納米片堆積形成的柱狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

18、移除所述石墨炔銅納米線濾膜中的銅納米線，獲得石墨炔濾膜；所述石墨炔濾膜包括濾膜以及附著于所述濾膜上的石墨炔管狀結(jié)構(gòu)；

19、去除所述石墨炔濾膜中的濾膜，獲得所述石墨炔管狀結(jié)構(gòu)；

20、所述石墨炔管狀結(jié)構(gòu)包括若干中空管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述中空管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為由若干所述石墨炔納米片堆積形成的多孔管狀通道。

21、可選的，所述制備銅納米線濾膜基底，包括：將銅納米線分散液在濾膜上進(jìn)行處理，獲得銅納米線濾膜基底；

22、所述濾膜包括聚四氟乙烯濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、尼龍膜、聚丙烯濾膜中的任一種。

23、可選的，所述使所述銅納米線濾膜基底與含有石墨炔單體的溶液進(jìn)行反應(yīng)，獲得石墨炔銅納米線濾膜，包括：

24、對(duì)石墨炔單體進(jìn)行脫保護(hù)處理，獲得目標(biāo)溶液；所述目標(biāo)溶液為含有六乙炔基苯的二氯甲烷溶液；

25、將所述銅納米線濾膜基底浸入所述目標(biāo)溶液中，在堿性環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，干燥后獲得石墨炔銅納米線濾膜。

26、可選的，所述制備銅納米線濾膜基底，包括：將銅納米線分散于乙醇中，超聲處理后配置成所述銅納米線分散液；

27、在所述濾膜上對(duì)所述銅納米線分散液進(jìn)行真空抽濾，獲得形成的自立式銅納米線紙；

28、將所述自立式銅納米線紙?jiān)诘獨(dú)猸h(huán)境下進(jìn)行自然干燥，獲得所述銅納米線濾膜基底。

29、可選的，所述對(duì)所述凝膠本體的第二面進(jìn)行改性疏水處理，獲得改性疏水層，包括：

30、配置疏水性溶液；

31、將所述凝膠本體的第二面浸入所述疏水性溶液進(jìn)行疏水改進(jìn)處理，獲得所述改性疏水層；

32、所述改性疏水層的整體平均親水性小于所述凝膠本體的親水性；

33、所述疏水性溶液包括十六烷基三氯硅烷溶液、十六烷基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、三氯(十八烷基)硅烷中的任一種。

34、第三方面，本公開實(shí)施例提供了一種太陽能蒸發(fā)器，采用所述的用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜，或者采用所述的用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜制備方法制備獲取淡化膜進(jìn)行海水淡化；

35、所述淡化膜的改性親水層的附著面在進(jìn)行海水蒸發(fā)淡化時(shí)與海水接觸。

36、第四方面，本公開實(shí)施例提供了一種海水淡化處理方法，采用所述的用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜，或者采用所述的用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜制備方法制備的太陽能海水淡化膜，進(jìn)行海水淡化處理；

37、所述淡化膜的改性親水層的附著面在進(jìn)行海水蒸發(fā)淡化時(shí)與海水接觸。

38、通過本技術(shù)公開的用于太陽能界面蒸發(fā)的淡化膜制備方法制備的淡化膜，包含的凝膠本體中分散有混合體，混合體包括若干多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括相互纏繞的石墨炔管狀結(jié)構(gòu)、碳納米管，在微觀上，其中的石墨炔管狀結(jié)構(gòu)具有高比表面積，一方面可以增強(qiáng)入射光在管內(nèi)的多重反射效應(yīng)，減少反射光，提高光吸收和光熱轉(zhuǎn)換效率，另一方面石墨炔管狀結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)毛細(xì)作用力，有利于水分子的輸運(yùn)，增大蒸發(fā)速率；在宏觀上，由于含有纏繞形成的若干多孔管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以有效增強(qiáng)整體的機(jī)械性能，通過大量孔洞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以起到排斥鹽離子，僅滲透水分子的作用，減少鹽分沉積，維持正常的光線吸收和界面蒸發(fā)效果，提高使用壽命；淡化膜的一面進(jìn)行了親水改性處理，在進(jìn)行海水蒸發(fā)淡化時(shí)與海水接觸，可有效提高吸水效率，即可大大提高運(yùn)水能力；另一面進(jìn)行了疏水改性處理，在進(jìn)行海水蒸發(fā)淡化時(shí)，改性疏水層所處的面為迎光面，通過凝膠本體以及蒸發(fā)作用下在改性疏水層所處的面上得到的水，既可以集中于改性疏水層中未進(jìn)行疏水改性的區(qū)域，提供水運(yùn)輸，增大蒸發(fā)效率，提高光利用率，又可在疏水親水分界線處向改性疏水層中的疏水區(qū)域擴(kuò)散，減少水膜積厚造成的影響，穩(wěn)定太陽光的吸收、限制熱量在薄層內(nèi)，同時(shí)抑制了鹽結(jié)晶，減少光入射損耗和熱量損失，增加長(zhǎng)期的耐鹽性，從而提高光熱轉(zhuǎn)換效率。

39、上述說明僅是本公開技術(shù)方案的概述，為了能更清楚了解本公開的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為讓本公開的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。