一种两面体界面光蒸馏装置及其制备方法与应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种两面体界面光蒸馏装置及其制备方法与应用，该装置包括作为界面光热转换部件的碳黑改性PVDF复合膜，碳黑改性PVDF复合膜的下方设有供水部件，供水部件的下方设有支撑部件。该制法为：将炭黑分散液喷涂于PVDF复合薄膜的亲水侧表面，获得碳黑改性的PVDF复合膜，将供水部件放置于碳黑改性的PVDF复合膜的下方，在供水部件的下方放置支撑部件，制得。本发明专利技术将具有单侧疏水性的PVDF复合膜碳黑改性作为界面光热转换部件，具有疏水/亲水两面异性界面，盐分不能到达材料蒸发表面，能够有效防止盐沉积的现象，可以实现彻底的盐水分离；本发明专利技术具有优良的界面光蒸馏性能与耐盐性能，可以适应高含盐废水的稳定处理。可以适应高含盐废水的稳定处理。可以适应高含盐废水的稳定处理。

【技术实现步骤摘要】
一种两面体界面光蒸馏装置及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种界面光蒸馏装置及其制备方法与应用，尤其涉及一种两面体界面光蒸馏装置及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高含盐废水是指总溶解性物质(TDS)大于等于3.5％的废水，其成分复杂，常含有大量Na
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、SO
42
‑
、Cl
‑
离子和有机污染物，一般具有盐度大、色度高、毒性大的特点。高含盐废水含有大量有机物和盐类，直接排放会严重破坏生态环境。
[0003]目前应用于含盐废水脱盐的处理技术可分为热蒸发法、膜分离法、自然蒸发法等。热蒸发法是通过加热使废水蒸发，进而实现脱盐的技术，其应用较为广泛，技术成熟、处理效果稳定、水回收率高。然而，热蒸发技术受限于能耗高、设备易结垢、维护成本高等因素，在使用中有一定的局限性。膜分离法是利用膜的选择透过性实现脱盐的技术，常用的有纳滤(NF)和反渗透(RO)技术。膜分离法在常温下运行，且具有设备占地面积小、易于维护、操作简便等优点。但是，进入膜处理的原水需要经过严格的预处理，使其在浊度、硬度、温度和pH等方面达标，否则会引起膜污染等问题。自然蒸发法一般指蒸发塘技术，是一种仅依靠自然能源的含盐废水处理方法，它能够充分利用太阳能蒸发废水，剩余盐分作为污泥排出，具有运营维护简单、抗冲击负荷好、处置成本低、使用寿命长等优点。然而，蒸发塘法受自然条件影响较大，且蒸发速率较低，难以回收水资源，缺陷较为明显。
[0004]基于界面光蒸馏技术的净水装置有效降低能量耗散，实现了光能
‑
蒸气转化效率的巨大提高。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种具有优良的界面光蒸馏性能与耐盐性能的两面体界面光蒸馏装置；
[0006]本专利技术的第二个目的是提供上述两面体界面光蒸馏装置的制备方法；
[0007]本专利技术的第三个目的是提供上述两面体界面光蒸馏装置的应用。
[0008]技术方案：本专利技术所述的两面体界面光蒸馏装置，包括作为界面光热转换部件的碳黑改性PVDF复合膜，所述碳黑改性PVDF复合膜的下方设有供水部件，所述供水部件的下方设有支撑部件。
[0009]其中，所述供水部件为蜜胺海绵；所述支撑部件为聚苯乙烯泡沫隔热层；所述供水部件设有向下的伸出部，所述支撑部件设有与所述伸出部相匹配的凹陷部。
[0010]上述的两面体界面光蒸馏装置的制备方法，包括以下步骤：
[0011](A)将炭黑粉末分散于溶剂中获得炭黑分散液；
[0012](B)将碳黑分散液喷涂于PVDF复合薄膜的亲水侧表面，获得碳黑改性的PVDF复合膜；
[0013](C)将供水部件放置于碳黑改性的PVDF复合膜的下方，在供水部件的下方放置支
撑部件，制得。
[0014]其中，步骤(A)中，所述溶剂为乙醇或水和乙醇的混合物；所述炭黑分散液的浓度为0.1～2mg/ml。
[0015]其中，步骤(B)的具体方法为：将PVDF复合薄膜固定，附有无纺布纤维层的亲水侧向上，使用气动喷笔将碳黑分散液分多次均匀喷涂到薄膜上，控制喷涂量为0.15～0.85g/m2，获得碳黑改性的PVDF复合膜；将得到的碳黑改性的PVDF复合膜裁剪为直径10
‑
100mm的圆。
[0016]其中，步骤(C)中，所述供水部件为蜜胺海绵，所述支撑部件为聚苯乙烯泡沫。具体的，将聚苯乙烯泡沫裁切至与碳黑改性的PVDF薄膜相同大小，中部切割出一方形孔，孔的面积约占总面积的10％；将蜜胺海绵裁剪为与碳黑改性的PVDF薄膜等大，厚度控制为2
‑
5mm，聚苯乙烯泡棉中心预留方形凸起接口，插入聚苯乙烯泡沫预留孔内。优选将蜜胺海绵用待处理原水润湿，使蜜胺海绵与碳黑改性的PVDF复合膜贴敷。
[0017]上述的两面体界面光蒸馏装置在高含盐废水近零排放中的应用。
[0018]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)将具有单侧疏水性的PVDF复合膜碳黑改性作为界面光热转换部件，具有疏水/亲水两面异性界面，盐分不能到达材料蒸发表面，能够有效防止盐沉积的现象，可以实现彻底的盐水分离，因此本专利技术装置具有优良的界面光蒸馏性能与耐盐性能，可以适应高含盐废水的稳定处理；(2)将亲水的蜜胺海绵作为供水部件，聚苯乙烯泡沫隔热层作为支撑部件，通过材料和结构的合理设计，使得该装置不仅盐分去除效率高、产水水质好，并且成本低、体积小、能耗低、维护简单；(3)光热转换材料吸收太阳能并迅速升温，将热量传递给界面处的水，形成了局部的高温区域，提高了水的蒸发速率；(4)界面光蒸馏装置将太阳能与热能转化、水体加热和水的相变过程限制于气液界面的一部分区域，有效降低能量耗散，提高了光能
‑
蒸气转化效率；(5)在高含盐废水近零排放领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019]图1是本专利技术装置结构示意图；
[0020]图2中a是实施例1的碳黑改性PVDF薄膜宏观图，b、c是实施例1的碳黑改性PVDF薄膜表面的SEM图，d是实施例1的蜜胺海绵SEM图，e、f分别是实施例1的碳黑改性PVDF膜疏水面和亲水面接触角；
[0021]图3是实施例1的装置在8h蒸发过程中表面形貌变化及原水变化图；
[0022]图4是实施例1的装置连续运行8h后的原水和收集水电导率变化图。
具体实施方式
[0023]下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0024]实施例1
[0025](1)将25mg CB粉末溶解在245ml水中，加入5ml乙醇以增强CB的溶解性能，混匀后超声处理3min，得到分散良好、浓度为0.1mg/mL的CB分散液。
[0026](2)将普通PVDF复合薄膜固定在实验台上，附有无纺布纤维层的亲水侧向上。使用气动喷笔将碳黑分散液分多次均匀喷涂到薄膜上，控制喷涂量为0.15g/m2。将喷涂完毕的
薄膜自然晾干，获得碳黑改性的PVDF复合膜。
[0027](3)取(2)得到的碳黑改性PVDF复合膜裁剪为直径10mm的圆，将聚苯乙烯泡沫裁切至与PVDF薄膜等大，中部切割出一方形孔，孔的面积约占总面积的10％。将蜜胺海绵裁剪为与薄膜等大，厚度控制为2mm，泡棉中心预留方形凸起接口，插入聚苯乙烯泡沫预留孔内。将蜜胺海绵用待处理原水润湿，贴敷两面体薄膜与亲水蜜胺海绵、聚苯乙烯隔热泡沫组成界面光蒸馏装置。
[0028]图1是盐水分离实验装置设计图，其中，碳黑改性PVDF复合膜1，供水部件2，支撑部件(未示出)，培养皿3，废水4。图1是以培养皿模拟浅水池，因水层很浅，不需要泡沫衬托且热耗散影响较小，去除了聚苯乙烯隔热泡沫，与原装置性能接近，可以较好反映其盐水分离效果。
[0029]对装置进行光蒸馏实验以检测其水蒸发性能，结果如下：
[0030]以饱和氯化钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两面体界面光蒸馏装置，其特征在于，包括作为界面光热转换部件的碳黑改性PVDF复合膜(1)，所述碳黑改性PVDF复合膜(1)的下方设有供水部件(2)，所述供水部件(2)的下方设有支撑部件。2.根据权利要求1所述的两面体界面光蒸馏装置，其特征在于，所述供水部件(2)为蜜胺海绵，所述支撑部件为聚苯乙烯泡沫隔热层。3.根据权利要求1所述的两面体界面光蒸馏装置，其特征在于，所述供水部件(2)设有向下的伸出部，所述支撑部件设有与所述伸出部相匹配的凹陷部。4.一种权利要求1所述的两面体界面光蒸馏装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)将炭黑粉末分散于溶剂中获得炭黑分散液；(B)将碳黑分散液喷涂于PVDF复合薄膜的亲水侧表面，获得碳黑改性的PVDF复合膜(1)；(C)将供水部件(2)放置于碳黑改性的PVDF复合膜(1)的下方，在供水部件(2)的下方放置支撑部件，制得。5.根据权利要求4所述的两面体界面光蒸馏装置的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓珍，胡锦秀，于水森，谈绮月，徐德福，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：