【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海水淡化，特别是涉及一种用于含油海水净化的胶原纤维基界面光热蒸发器及其制备方法。
技术介绍
1、海水淡化是缓解淡水短缺重要且有效的策略之一，近年来逐渐成为国内外众多学者的研究热点。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的环保能源，借助界面光热蒸发器，可以绿色地将太阳能转化为热能以实现海水蒸发。因此，太阳能驱动的界面蒸发在海水淡化领域具有显著优势，可能成为未来几年海水淡化的首选方法。
2、含油海水是在石油开采和运输过程中发生的泄漏或排放产生的，含油海水不仅破坏生态环境，而且对生物健康构成严重威胁，使得含油海水的净化引起了研究人员的高度重视。在使用太阳能驱动的界面光热蒸发器处理含油海水时，光热蒸发过程中油污染物会进入太阳能驱动的界面光热蒸发器中占据海水的传输通道，从而导致海水蒸发性能大大下降。因此，尽管太阳能驱动海水淡化的发展已取得有效的进展，但仍需解决含油海水带来的挑战，特别是油水乳液的处理。因此，亟需开发具有有效净化含油海水的光热蒸发材料以实现含油海水的一体式净化。
3、基于此，特此提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于含油海水净化的胶原纤维基界面光热蒸发器及其制备方法，以解决上述现有技术存在的太阳能驱动的界面光热蒸发器处理含油海水时性能效果不佳的技术问题，实现含油海水的一体式净化。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一：提供一种胶原纤维基界面光热蒸发器，所述胶原
4、本专利技术借助羟丙基甲基纤维素粘合胶原纤维构建多孔基材，然后利用植物多酚-三价铁离子配位体系对其进一步改性，以制备一种具有超润湿性和良好光热转化性能的胶原纤维基界面光热蒸发器。本专利技术方案中，胶原纤维基界面光热蒸发器由于具有多层级结构(从纳米纤维-微纤维-胶原纤维束的多尺度结构提供液体输送的毛细效应)以及两亲性，对水相和油相表现出超亲性且具有水下超疏油性。此外，多级结构的存在可以增加太阳光在蒸发器中的漫反射，进一步提升其光热转化性能。植物多酚-三价铁离子配位体系以氢键和配位键的形式与胶原分子结合，使胶原纤维得以交联，从而用于改性胶原纤维时，能够提升产品的抗压性能，以及在水中的稳定性(见图15)。因此，本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器能够避免油污染物进入太阳能驱动的界面光热蒸发器中占据海水的传输通道，提高海水蒸发性能。
5、优选的，所述多孔基材的制备方法包括以下步骤：
6、将羟丙基甲基纤维素溶解于水中，然后加入胶原纤维，搅拌反应后冷冻干燥得到所述多孔基材。
7、羟丙基甲基纤维素作为粘合剂，具有绿色环保，成本低的优点。羟丙基甲基纤维素分子链上含有丰富的羟基，为构建超亲性的多孔基材提供良好的化学结构基础。胶原纤维具有纳米纤维-微纤维-纤维束的多层级结构，为后续应用于水处理时提供优异的液体输送效应。此外，胶原纤维上含有丰富的羧基、氨基和羟基，有利于后续植物多酚-三价铁离子配位物体负载的实现。
8、优选的，所述羟丙基甲基纤维素与胶原纤维的质量比1：5～1：15。
9、胶原纤维的添加量影响多孔结构。添加量过多时，制备的多孔基材孔隙率低，严重降低乳液分离时的分离通量以及蒸发效率；添加量过少时，制备的多孔基材易坍塌，不能支撑其外形。
10、优选的，植物多酚-三价铁离子配位体系为单宁酸铁。深色的单宁酸铁负载于多孔基材上，增加了太阳光的吸收。
11、本专利技术的技术方案之二，上述胶原纤维基界面光热蒸发器的制备方法，包括以下步骤：
12、将羟丙基甲基纤维素溶解于水中，然后加入胶原纤维，搅拌反应后冷冻干燥得到多孔基材；
13、将所述多孔基材在植物多酚溶液中进行第一反应后加入铁盐溶液进行第二反应得到所述胶原纤维基界面光热蒸发器。
14、优选的，所述反应的温度为40-60℃，反应时间为2-4h。
15、优选的，所述冷冻干燥的温度为-70～-50℃，时间为48-72h。
16、优选的，所述植物多酚与铁盐的摩尔比为1：1～1：3。
17、优选的，所述植物多酚为单宁酸，所述铁盐为氯化铁。
18、优选的，所述将所述多孔基材在植物多酚溶液中进行第一反应后加入铁盐溶液进行第二反应得到所述胶原纤维基界面光热蒸发器具体包括：
19、将所述多孔基材置于浓度为40～240mmol/l的植物多酚乙醇溶液中在40-60℃条件下进行第一反应1-2h，加入等体积的浓度为40～240mmol/l的三价铁盐乙醇溶液在40-60℃条件下进行第二反应1-2h，真空干燥得到所述胶原纤维基界面光热蒸发器。
20、本专利技术的技术方案之三，上述胶原纤维基界面光热蒸发器在海水净化中的应用。
21、可选的，所述海水为含油海水。
22、本专利技术的技术方案之四，一种含油海水的一体式净化系统，包括串联的乳液分离装置和上述胶原纤维基界面光热蒸发器；所述乳液分离装置包括填充有上述胶原纤维基界面光热蒸发器的分离柱。
23、本专利技术的技术方案之五，一种含油海水的一体式净化方法，包括，将含油海水依次经过上述含油海水的一体式净化系统的乳液分离装置和胶原纤维基界面光热蒸发器，进行含油海水净化。
24、本专利技术公开了以下技术效果：
25、本专利技术采用具有多层级结构的胶原纤维为原材料，经绿色无毒工艺制备形成机械性能良好的胶原纤维基界面光热蒸发器。得到的胶原纤维基界面光热蒸发器对水相和油相均显示出超润湿性且具有水下超疏油性，表现出优异的水包油乳液分离性能。
26、本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器多孔材料呈现出黑色的外观，具有良好的光热转化性能，作为界面光热蒸发器可有效实现海水的淡化。基于以上特性，本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器可完成含油海水的一体式净化，即从含油海水中直接获得满足世界卫生组织标准的淡水资源。
27、本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器是以天然高分子为材料，制备过程中以绿色材料为主。一方面，本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器比其他界面光热蒸发器基材(三聚氰胺泡沫、聚酰胺膜等)更环保安全且易回收处理。另一方面，本专利技术不需要传统的溶液发泡工艺，而是直接通过胶原纤维的粘合构建出非规则的多孔结构。再经改性后，得到的胶原纤维基界面光热蒸发器显示出高孔隙率、良好机械性能的多孔结构，为其实现乳液分离以及海水光热蒸发提供优异的物理结构基础。
28、本专利技术以胶原纤维为原材料，借助羟丙基甲基纤维素的粘合作用以及植物多酚-三价铁配位体系的改性作用制备了具有超两亲性的胶原纤维基界面光热蒸发器。本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器可长期稳定地分离水包油乳液，还可以高效实现海水的光热蒸发。基于以上特性，基于本专利技术制备的胶原纤维基界面光热蒸发器的含油海水一体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述胶原纤维基界面光热蒸发器以羟丙基甲基纤维素粘合胶原纤维构建的多孔基材为载体，以植物多酚-三价铁离子配位体系为改性负载物。
2.根据权利要求1所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述多孔基材的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素与胶原纤维的质量比为1：(5～15)。
4.根据权利要求1所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述植物多酚-三价铁离子配位体系为单宁酸铁。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的胶原纤维基界面光热蒸发器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
7.一种根据权利要求1-4任一项所述的胶原纤维基界面光热蒸发器在海水净化中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述海水为含油海水。
9.一种含油海水的一体式净化系统，其特征在于，包括串联的乳液分离装置和权利要求1-4任一项所述的胶
10.一种含油海水的一体式净化方法，其特征在于，使用权利要求9所述的一体式净化系统，包括以下步骤，将含油海水依次经过所述一体式净化系统的乳液分离装置和胶原纤维基界面光热蒸发器，进行含油海水净化。
...【技术特征摘要】
1.一种胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述胶原纤维基界面光热蒸发器以羟丙基甲基纤维素粘合胶原纤维构建的多孔基材为载体，以植物多酚-三价铁离子配位体系为改性负载物。
2.根据权利要求1所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述多孔基材的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素与胶原纤维的质量比为1：(5～15)。
4.根据权利要求1所述的胶原纤维基界面光热蒸发器，其特征在于，所述植物多酚-三价铁离子配位体系为单宁酸铁。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的胶原纤维基界面光热蒸发器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：顾喆轩，丁晓良，史睿，王雅馨，徐国新，郭昱辰，
申请(专利权)人：浙江科技大学，
类型：发明
国别省市：
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