本实用新型专利技术公开了一种太阳能高浓度盐水脱盐装置，包括透明罩体，所述透明罩体内底部空间由竖直的隔板分隔为蒸发槽和冷凝收集槽，透明罩体内部顶端设有从蒸发槽一端向冷凝收集槽一端向下倾斜的冷凝板；所述冷凝收集槽底部设有实心底板；所述蒸发槽内放置有自清洁集成粒子蒸发器，所述自清洁集成粒子蒸发器包括多个球形的自清洁粒子，每个自清洁粒子包括泡沫芯和其表面包裹的光热转化蒸馏外壳；所述蒸发槽底部设有透水底座，所述脱盐装置放置于水体上时，透水底座浸没于水中，除透水底座以外的装置主体漂浮于水面。本装置实现了在高浓度盐水脱盐处理中的高效运行，同时能够盐分自清洁，拥有耐盐性、长期稳定性，并兼顾成本，适合规模化应用。规模化应用。规模化应用。
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能高浓度盐水脱盐装置
[0001]本技术涉及一种太阳能高浓度盐水脱盐装置，属于高浓度盐水脱盐
技术介绍
[0002]高盐废水多来源于海水、工业生产与含盐生活污水，以含高浓度无机盐离子为特征，且含一定量有机物，其治理成本高，环境危害性大。处理高浓度盐水是目前面临的一个严峻挑战。太阳能界面蒸发是一种节能、碳足迹低和环境友好的技术。该技术利用光热材料吸收太阳能加热水的表面，取得了较好的脱盐效果。然而，海水蒸发过程中，吸光器表面会产生白色盐晶体，不仅降低了光吸收能力，更重要的是，盐晶体的积累会阻塞水通道，导致材料失效，不利于长期稳定的运行。研究表明，碳黑改性的双层亲水/疏水结构、定向盐堆积蒸发器等在低浓度盐水条件下取得了较好的抗盐效果，得到了一定应用。然而，在高浓度盐水处理中，还缺少能大规模实际应用的耐盐蒸发器。脱盐蒸发材料以及装置的抗盐性能、运行稳定性与经济适用性，成为实现高效、长期稳定高浓度盐水脱盐实际应用的关键。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种太阳能高浓度盐水脱盐装置，基于能够转化太阳能的自清洁集成粒子蒸发器，实现了在高浓度盐水脱盐处理中的高效运行，同时能够盐分自清洁，拥有耐盐性、长期稳定性，并且兼顾成本，适合规模化应用。
[0004]为达到上述目的，本技术是采用下述技术方案实现的：
[0005]一种太阳能高浓度盐水脱盐装置，包括由PE制作的透明罩体，所述透明罩体内底部空间由竖直的隔板分隔为蒸发槽和冷凝收集槽，透明罩体内部顶端设有从蒸发槽一端向冷凝收集槽一端向下倾斜的冷凝板；所述冷凝收集槽底部设有由PE制作的实心底板；所述蒸发槽内放置有自清洁集成粒子蒸发器，所述自清洁集成粒子蒸发器包括多个球形的自清洁粒子，每个自清洁粒子包括泡沫芯和其表面包裹的光热转化蒸馏外壳；所述蒸发槽底部设有由聚氨酯筛网制作的透水底座，所述脱盐装置放置于水体上时，透水底座浸没于水中，除透水底座以外的装置主体漂浮于水面。
[0006]进一步地，所述透明罩体包括从蒸发槽一端向冷凝收集槽一端向下倾斜的顶板、位于蒸发槽一端与顶板连接的长侧板、位于冷凝收集槽一端与顶板连接的导流短侧板，以及与顶板、长侧板和导流短侧板连接以围成罩体的前、后侧板。
[0007]进一步地，所述冷凝板为涂覆于透明罩体的顶板底部的隔热膜涂层，使蒸发的水蒸气冷凝并由于斜板倾角流动，导流短侧板与冷凝板相接，将冷凝水进一步引入冷凝收集槽内；隔板使盐水与冷凝水分离。
[0008]进一步的，冷凝收集槽内的冷凝水需要定期收集，可以采用在冷凝收集槽侧壁开设冷凝水出口或接冷凝水输出管等现有技术方法实现，本技术不再赘述。
[0009]本技术所述透明罩体和实心底板的材质为透明PE板，装置主体采用聚乙烯（PE）塑料，透光性好，能够减少辐射损失；密度低（0.91至0.97g/cm3），整个装置能够自然漂浮在水面；树脂材料无毒、环保安全性高，并具有很高的性价比。所述透水底座采用聚氨酯筛网制作，聚氨酯密度在1.32 g/cm3左右，略大于盐水浓度，可浸没于水体中。由于筛网是空心的，排开水体积大，并且连接在漂浮的透明罩体和底板上，使用合适体积的聚氨酯筛网可使其刚好浸没水中，与漂浮的装置主体结构重力与浮力受力平衡。使透水底座居于水下，聚氨酯筛网浸入水能够在无动力下进行连续供水，供水水面与装置外水面齐平，自清洁集成粒子蒸发器在水面处运行。另外，聚氨酯性能优良，耐腐蚀、耐老化，使用寿命长。所述聚氨酯筛网与透明罩体和实心底板均为高分子塑料，可采用粘合剂粘接。
[0010]进一步地，所述透明罩体靠近蒸发槽一侧的长侧板上设有通风孔，在蒸发过程中借助自然风力形成一定的空气对流，提高水面空气流速，实现更高的蒸发效率；另外，风力作用有利于冷凝水流入冷凝收集槽；所述通风孔上还设有由透明罩体外向透明罩体内通风的单向通风挡片，使外界的风吹向透明罩体内加快水表面空气流速的同时阻止产生的水蒸气逸出。
[0011]进一步地，根据蒸发过程中蒸汽的走向设置所述通风孔的位置为，通风孔与长侧板底端的距离为长侧板高度的1/4~1/2，更有利于空气流通。所述通风孔可以并排设置多个。
[0012]进一步地，所述单向通风挡片的上端铰接于通风孔上部的长侧板内壁上，当外界无风或内部产生水蒸气时单向通风挡片覆盖通风孔，当外界风吹入时单向通风挡片下端远离通风孔，形成单向通风。
[0013]进一步地，所述自清洁粒子的泡沫芯为发泡聚苯乙烯泡沫芯，所述光热转化蒸馏外壳为能够吸收太阳能使水分蒸发的碳黑涂层，所述泡沫芯和光热转化蒸馏外壳通过粘合剂粘结。所述自清洁粒子为碳黑改性粒子，其制备过程如下：
[0014]将海藻酸钠（SA）粉末与碳黑（CB）粉末按1:3质量比混合，用玛瑙研钵研磨10分钟，将直径约3mm的发泡聚苯乙烯（EPS）泡沫球裹附混合粉末；将裹附完毕后的小球转移至5wt%的氯化钙水溶液中浸泡8h；取出后在纯水中浸泡洗涤2次，每次30分钟，得到碳黑改性粒子。采用发泡聚苯乙烯泡沫球作为粒子芯，密度低，热导率低，使颗粒漂浮在水面上实现界面蒸发，减少热量损失。碳黑作为外壳，吸光度和导热系数高，光热性能优良，并且碳黑无毒、廉价、耐用、容易获取，显著的降低了制作成本。海藻酸钠与钙离子交凝胶网络作为粘合剂，使碳黑紧密涂覆在小球上，提高材料稳定性。
[0015]由于球形粒子对重量不平衡高度敏感，圆球颗粒顶部产生的盐晶体质量达一定值时，球形粒子失稳旋转，晶体滑落表面，完成自主清洁过程。由于表面张力的存在，该自清洁集成粒子蒸发器所有粒子可以自动聚集并相互影响，带动整个区域内粒子群周期性的自清洁脱盐，形成高效脱盐的集体协调体系，显著提高抗盐性能。
[0016]本技术所述装置在使用时的运行过程为：将整个装置放置于高浓度盐水水体上，装置接受太阳光照射，大部分光透过透明罩体到达自清洁集成粒子蒸发器表面，不断产生蒸汽，同时外界风吹入促进蒸发，由水下透水底座连续供水；蒸汽冷凝在顶部冷凝板上形成液滴，并随倾角、导流短侧板、风力作用，流入冷凝收集槽。随着蒸发进行，盐晶体累积在球形的自清洁粒子顶部，蒸发槽内自清洁粒子失稳并一起旋转，完成周期性盐分自清洁；实
现高浓度盐水稳定连续脱盐与冷凝水收集。
[0017]与现有技术相比，本技术所达到的有益效果：
[0018]本技术所述太阳能高浓度盐水脱盐装置，无需任何动力装置，通过透明罩体与自清洁集成粒子蒸发器吸收转化清洁能源太阳能作为蒸发能量；蒸发器脱盐由粒子自发旋转完成；供水来自于重力与浮力平衡作用下浸于水的透水底座与水体连通；冷凝水收集利用了斜板倾角；维护成本低，可以应用于各种场景；
[0019]本技术所述脱盐装置中，自清洁粒子由发泡聚苯乙烯泡沫颗粒、碳黑、海藻酸钠/钙离子凝胶粘合剂构成；由于圆球粒子对重量不平衡的高度敏感和表面张力作用，盐分累积会致其失稳旋转，相互影响并完成周期性自主连续脱盐，保证高蒸发效率，使装置耐盐性好，稳定性高；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种太阳能高浓度盐水脱盐装置，其特征在于，包括由PE制作的透明罩体，所述透明罩体内底部空间由竖直的隔板分隔为蒸发槽和冷凝收集槽，透明罩体内部顶端设有从蒸发槽一端向冷凝收集槽一端向下倾斜的冷凝板；所述冷凝收集槽底部设有由PE制作的实心底板；所述蒸发槽内放置有自清洁集成粒子蒸发器，所述自清洁集成粒子蒸发器包括多个球形的自清洁粒子，每个自清洁粒子包括泡沫芯和其表面包裹的光热转化蒸馏外壳；所述蒸发槽底部设有由聚氨酯筛网制作的透水底座，所述脱盐装置放置于水体上时，透水底座浸没于水中，除透水底座以外的装置主体漂浮于水面。2.根据权利要求1所述的太阳能高浓度盐水脱盐装置，其特征在于，所述透明罩体包括从蒸发槽一端向冷凝收集槽一端向下倾斜的顶板、位于蒸发槽一端与顶板连接的长侧板、位于冷凝收集槽一端与顶板连接的导流短侧板，以及与顶板、长侧板和导流...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继文，胡晓珍，杨德健，杨木甜，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：
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