發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 10:18

【摘要】：面對(duì)水資源危機(jī)的挑戰(zhàn),人們力求尋找一種高效低廉的海水淡化技術(shù)。太陽(yáng)能海水淡化將太陽(yáng)能作為淡化過(guò)程的能量源,經(jīng)過(guò)受熱蒸發(fā)的蒸餾過(guò)程和遇冷冷凝的收集過(guò)程達(dá)到海水淡化的目的。太陽(yáng)能取之不盡用之不竭,因而太陽(yáng)能海水淡化過(guò)程具有零污染的優(yōu)點(diǎn),發(fā)展?jié)摿薮蟆５莻鹘y(tǒng)太陽(yáng)能蒸餾器的加熱方式均為體加熱,大部分能量在升溫過(guò)程中以其他方式輻射,導(dǎo)致光熱轉(zhuǎn)換效率較低。近年的研究表明界面加熱過(guò)程可以有效的改善這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)選取特殊吸光材料和新穎的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),制備出高吸光率的光吸收體。采用限域界面加熱的方式,脫鹽效率可大幅提升。針對(duì)高效界面光蒸汽轉(zhuǎn)化吸收體材料,本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:1、以多孔的親水性聚偏氟乙烯薄膜為基底,通過(guò)真空抽濾法制備了 GO太陽(yáng)能吸收體并通過(guò)水合肼蒸汽還原得到還原GO(Reduced GO,rGO)。對(duì)rGO膜進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、吸光性能等表征,結(jié)果表明rGO膜表面孔徑從1 μm減小至220 nm的變化過(guò)程中,蒸發(fā)速率隨孔徑的減小先由0.63 kg/m2·h-1增大到0.87 kg/m2·h-1,后降低到0.76kg/m2·h-1。這一結(jié)果表明了 rGO光熱膜微孔結(jié)構(gòu)對(duì)蒸發(fā)速率有重要影響。2、受水在植物中運(yùn)輸過(guò)程的啟發(fā),以rGO膜為光熱吸收體,改進(jìn)了傳統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)換裝置。在1個(gè)太陽(yáng)光照下測(cè)得純水、傳統(tǒng)模型、改進(jìn)模型的蒸發(fā)速率分別是0.55 kg/m2·h-1、0.84 kg/m2·h-1和1.26 kg/m2·h-1,改進(jìn)后裝置的蒸發(fā)速率有了大幅提高。進(jìn)一步地,改進(jìn)模型的光熱效率從48%升至74%,研究表明改進(jìn)模型后熱量在傳遞過(guò)程中的損耗降低,從而大幅提高了光熱膜的光熱轉(zhuǎn)換效率。3、通過(guò)水熱法合成rGO@Ag復(fù)合材料,制備了 rGO@Ag復(fù)合吸收體。并對(duì)復(fù)合吸收體進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、吸光性能和脫鹽性能進(jìn)行表征,結(jié)果顯示rGo@Ag復(fù)合膜在400 nm左右出現(xiàn)局域等離激元效應(yīng),其對(duì)光的吸收增強(qiáng),200-2500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)復(fù)合膜的平均吸光度為0.622。在1個(gè)太陽(yáng)光照下實(shí)驗(yàn)2 h,rGO@Ag復(fù)合膜顯示的蒸發(fā)速率為1.31 kg/m2·h-1,光熱轉(zhuǎn)換效率為77.7%。以寧夏大學(xué)金波湖水為研究對(duì)象,對(duì)比中國(guó)生活用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),元素分析結(jié)果表明通過(guò)rGO@Ag光熱膜脫鹽后的凈水水質(zhì)達(dá)到了中國(guó)飲用水中離子的指標(biāo)。
【圖文】：

第一章緒論逡逑輸入，效率明顯提尚。逡逑如圖１－１所示，針對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能海水淡化蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)效率低的缺點(diǎn)，Ｒａｉ和Ｔｉｗａｒｉ將平逡逑板式太陽(yáng)能集熱器和盤式太陽(yáng)能海水淡化裝置連接在一起，太陽(yáng)能集熱板為蒸發(fā)系統(tǒng)提供了大量逡逑的熱量，并通過(guò)換熱器使得海水的溫度升高［３＼從而提高蒸發(fā)效果。Ｍｏｈａｍａｄ等人把蒸發(fā)和冷逡逑凝兩個(gè)過(guò)程分開(kāi)來(lái)改善裝置的性能，減少傳統(tǒng)盤式蒸餾裝置中自然對(duì)流造成的能量損失［３２］。逡逑太陽(yáng)能范熱校逡逑Ｉ”邋ｍｍ邐＼＿逡逑ＭＥＴ逡逑ｍ￣ｍ￣ｕｒ邋＾邐＇邐收鉺器逡逑ｍｍ邋ｍ邋￣？—■換熱器逡逑邐＾邐逡逑圖〗－ｉ帶有平板集熱器輔助加熱的盤式太陽(yáng)能蒸餾器Ｍ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ邋ｗｉｔｈ邋ｆｌａｔ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ邋ａｓｓｉｓｔｅｄ邋ｈｅａｔｉｎｇ逡逑圖１－２所示蒸汽產(chǎn)生后首先在玻璃蓋板上冷凝一小部分，剩余蒸汽被吹風(fēng)機(jī)吹進(jìn)冷凝器中進(jìn)逡逑行冷凝。這種模型大大降低了裝置內(nèi)部的氣壓，從而加速了水的蒸發(fā)。為了減少電力的損耗，擴(kuò)逡逑大裝置的應(yīng)用范圍［３３］。逡逑太陽(yáng)輻射逡逑＿吹風(fēng)機(jī)逡逑玻璃表＾茲汽—逡逑１１邋Ｌ邋冷凝水出邋ｐ逡逑１５？冷~|逡逑冷卻卷邋—逡逑冷凝水出口邋１１逡逑ｍｍ逡逑圖１－２有主動(dòng)外凝結(jié)器的盤式式太陽(yáng)能蒸餾器：３Ｍ�。蒎义希疲椋纾澹保插澹模椋螅沐澹簦穑邋澹螅铮欤幔蝈澹洌椋螅簦椋欤欤澹蝈澹鳎椋簦桢澹幔悖簦椋觯邋澹澹簦澹颍睿幔戾澹悖铮睿洌澹睿螅澹蝈义线M(jìn)一步地，為了擺脫電功率的消耗、避免蒸汽中儲(chǔ)存能量的浪費(fèi)Ｓｉｎｎｏｋｒｏｔ等人又提出如圖逡逑１－３所示的外加冷凝器裝置。裝置中將蒸發(fā)區(qū)和冷凝區(qū)隔離分開(kāi)

１．２．２被動(dòng)式太陽(yáng)能海水淡化逡逑盤式太陽(yáng)能蒸餾器是最早廣泛應(yīng)用的蒸餾裝置，現(xiàn)在對(duì)它的研宄較多，技術(shù)也比較成熟和完逡逑整。如圖１－４是比較經(jīng)典的盤式蒸餾器。蒸餾器的底部一般是黑色材質(zhì)用于吸收太陽(yáng)光進(jìn)行光熱逡逑轉(zhuǎn)換，對(duì)蒸餾器內(nèi)少量的咸水進(jìn)行加熱蒸發(fā)。整個(gè)蒸餾裝置是一個(gè)密閉的空間，，咸水受熱蒸發(fā)變逡逑成水汽在蒸餾器內(nèi)運(yùn)動(dòng)，遇到頂部溫度較低的玻璃蓋板（陽(yáng)光經(jīng)由頂部蓋板時(shí)小部分被反射回空逡逑氣；大部分透射浸入蒸餾器內(nèi)部，加熱咸水，所以蓋板的溫度較低）時(shí)冷凝成水滴，凝聚成股，逡逑經(jīng)蒸餾出水槽流出、收集［３９，４（）］。逡逑太陽(yáng)輻射逡逑玻璃逡逑海Ｌ邐邐黑色表面逡逑蒸餾出水梧邐邐邐邋邐—逡逑—絕緣層逡逑圖１－４盤式太陽(yáng)能蒸餾器逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｄｉｓｃ邋ｓｏｌａｒ邋ｄｉｓｔｉｌｌｅｒ逡逑Ｍｕｍｇａｖｅｌ和Ｓｒｉｔｈａｒ在單斜面盤式太陽(yáng)能蒸饋器的基礎(chǔ)上提出了雙斜面盤式太陽(yáng)能蒸a髕麇義希ㄈ繽跡保擔(dān)�。相比之蠟V泵嬲裊篤骶哂懈蟮睦淠婊蛻乒餉婊�，并发现灾q裊篤韉撞克義嫌械墓芐靜牧現(xiàn)星澈諉抻滌兇畬蟮牡ノ幻婊�。辶x希常義

本文編號(hào)：2674125