一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法及装置

技术特征：
1.一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备金属泡沫多孔吸收体：将金属泡沫剪裁，在超声条件下预处理金属泡沫；将有机溶液与金属泡沫混合进行水热反应，将所得材料超声清洗，真空干燥，得到金属泡沫多孔吸收体；步骤2，制备go-mxene膜吸收体：在200-1000ml去离子水中按照体积比(1-10)：(1-10)：(1-10)：(1-10)分别加入go分散液、mxene分散液、c3n4分散液和pva溶液，超声，得到铸膜液；将上述铸膜液通过加压过滤或抽真空过滤的辅助方式沉积于微孔滤膜上，将膜干燥，然后放入去离子水、浓盐酸和戊二醛水溶液的混合溶液中，反应；再干燥，将膜使用cf4进行等离子体疏水改性，制得go-mxene膜吸收体；步骤3，利用go-mxene膜吸收体和金属泡沫多孔吸收体进行水处理：将go-mxene膜吸收体附在太阳能光热转化水处理装置的疏水层上，将金属泡沫多孔吸收体附在太阳能光热转化水处理装置的透明隔热板底部；将太阳能光热转化水处理装置漂浮在水面上，在光照强度下，输水层将水输送到go-mxene膜吸收体中并产出饱和蒸汽，饱和蒸汽由金属泡沫多孔吸收体内部的金属狭缝二次加热后产生过热蒸汽，输出到装置外部。2.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，在超声条件下分别用去离子水、丙酮和无水乙醇清洗10-30min，去除表面氧化层，将金属泡沫在50-60℃真空干燥12-24h；水热反应温度为180-250℃，反应时间为6-18h；将所得材料分别在去离子水与无水乙醇中超声清洗10-30min，在50-60℃真空干燥12-24h。3.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，所述金属泡沫为多孔铜泡沫、多孔镍泡沫或多孔铝泡沫；所述有机溶液为葡萄糖溶液、蔗糖溶液或氧化石墨烯分散液；有机溶液浓度为10-30mg ml-1
。4.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，步骤(2)中，go分散液质量浓度为0.5-2g l-1
，mxene分散液的质量浓度为0.5-2g l-1
，c3n4分散液的质量浓度为0.5-2g l-1
，pva溶液的质量浓度为0.5-2g l-1
。5.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，所述mxene分散液中包含mxene纳米片层，mxene纳米片层为ti3c2t
x
、ti2ct
x
、v2ct
x
、mo2ct
x
、nb2ct
x
或mo2ti2c3t
x
；所述微孔滤膜为混合纤维素膜、尼龙膜、聚丙烯腈膜、聚砜膜、聚醚砜膜、亲水pvdf膜或亲水性聚四氟乙烯膜。6.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，步骤(2)中，过滤所得膜活性皮层厚度在0.2-2μm，将膜放入50℃烘箱中干燥1-10h；将膜放入200-800ml去离子水、2-8ml浓盐酸、0.8-1.5ml25-50wt％戊二醛水溶液的混合溶液中，50℃下反应1-4h，在50℃烘箱中干燥1-10h。
7.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，步骤(2)中，等离子体改性步骤如下：将等离子清洗机真空压力为50-100pa时，通入cf4气体，在压力200-300pa下等离子体处理5-30min。8.根据权利要求1所述的一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理方法，其特征在于，所述光照强度为1-5kw m-2
。9.一种权利要求1-8任一项所述方法的抗盐沉积的太阳能光热转化水处理装置，其特征在于，包括：包覆有隔热材料的容器，容器上下开口；漂浮隔热层，设于所述容器中，整个装置由漂浮隔热层提供浮力漂浮在水面上；输水层，包覆于漂浮隔热层，用于将漂浮隔热层底部的水输送至顶部；go-mxene膜吸收体，设于所述容器中且位于所述输水层上方，并由表面张力紧贴所述输水层，输水层将水输送至go-mxene膜吸收体；透明隔热板，设于所述容器顶部，输水层的上方；多孔吸收体，设于所述容器中且位于透明隔热板底部，与所述的go-mxene膜吸收体不直接接触；蒸汽出口管道，穿插于所述透明隔热板与多孔吸收体内部金属狭缝连通，由所述go-mxene膜吸收体产生的蒸汽经金属狭缝二次加热后，从穿插于所述透明隔热板的金属管道排出。10.根据权利要求9所述的抗盐沉积的太阳能光热转化水处理装置，其特征在于，所述输水层为具有毛细作用吸水的材料；所述透明隔热板上垫有绝热垫圈；所述漂浮绝热层为聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、气凝胶或聚氨酯泡沫；所述透明隔热板为玻璃、有机玻璃或全氟乙烯丙烯共聚物。

技术总结
本发明公开了一种抗盐沉积的太阳能光热转化水处理装置及方法，包括采用金属泡沫多孔吸收体的制备、GO-MXene膜吸收体的制备、利用GO-MXene膜吸收体和金属泡沫多孔吸收体在抗盐沉积的太阳能光热转化水处理装置中进行水处理过程。利用GO和二维金属碳氮化物构建具有三维交联网络、物理化学结构可调的高性能GO-MXene光热转化薄膜材料，利用其协同作用强化光热转化性能，使废水中有机物得以降解，实现水蒸汽中VOCs的脱除，可用于海水和高盐有机废水的太阳能界面蒸发。水的太阳能界面蒸发。水的太阳能界面蒸发。


技术研发人员：李娜 秦英哲 刘俊彦 范浩天 周靖森 孙杰
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2022/8/9