近年來興起的氣液界面太陽能加熱海水蒸餾淡化技術(shù)被認(rèn)為是解決海島地區(qū)淡水資源短缺問題的有效方法之一。但是蒸餾過程中形成的高溫必然加速有機(jī)污染物揮發(fā)進(jìn)入冷凝淡化水,造成水質(zhì)安全風(fēng)險。本文以碳納米管（CNTs）、二硫化鉬/碳三氮四復(fù)合材料（g-C3N4/MoS2）為光熱轉(zhuǎn)換材料,無塵紙（ALP）為吸水材料、聚氨酯海綿（PUS）和聚乙烯膨脹泡沫（EPE）為隔熱材料,過硫酸鈉（PS）為輔助氧化劑,設(shè)計組裝了 CNTs蒸餾組件（簡稱CNTs-FSS）和g-C3N4/MoS2蒸餾組件（簡稱CM-FSS）,分別研究了兩種蒸餾組件提升海水蒸發(fā)速率并同步削減典型有機(jī)污染物進(jìn)入冷凝淡化水的效能和作用機(jī)制。兩種蒸餾組件的工作機(jī)制:吸水材料通過毛細(xì)作用把海水輸送到光熱轉(zhuǎn)換材料;光熱轉(zhuǎn)換材料吸收太陽能加熱附著的海水,并通過吸附、光催化以及MoS2活化與氣液界面高溫?zé)峄罨^硫酸鈉的催化氧化作用削減有機(jī)污染物進(jìn)入冷凝淡化水;隔熱材料則把熱量集中在氣液界面使其不擴(kuò)散到下層水體。CNTs-FSS蒸餾組件能有效提升水蒸發(fā)速率并通過吸附的方式削減典型有機(jī)污染物進(jìn)入冷凝淡化水。CNTs-FSS蒸餾組件對波長范圍300-2000... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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圖１－１海水淡化技術(shù)分類［１１］??

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文???＾?弟發(fā)器?■，，冷凝氣，??＾?陽環(huán)蒸汽?１?＾?＋凝氣??低丨丨：雄汽Ｉ?＾?－Ｓ?Ｊ??ｌｉ：??屮Ｍ進(jìn)料鉍濃水Ｗ蒸罐進(jìn)料泵??圖１－３低溫多效蒸餾法［叫??（３）壓汽蒸餾法??壓汽蒸餾法是根據(jù)任何氣體被壓縮時溫度升高這一特性，將蒸發(fā)器中預(yù)熱海??水蒸發(fā)出來的二次蒸汽通過壓縮機(jī)的絕熱壓縮，提高其壓力、溫度及熱焓后再送??回蒸發(fā)器的加熱室作為加熱蒸汽使用，使蒸發(fā)器內(nèi)的海水繼續(xù)蒸發(fā)，而其本身則??冷凝成水，蒸汽的潛熱得到了反復(fù)利用，從而達(dá)到提高熱工效率的目的。壓汽蒸??餾法主要應(yīng)用于水源缺乏、供氣不便的地區(qū)，一般規(guī)模不大，其主要優(yōu)點有：（ａ）??能源使用單一，只需要電能，而且熱工效率高；（ｂ）設(shè)備簡單壽命長，并且節(jié)能??高效。其缺點主要是蒸汽壓縮機(jī)成本較高，不易于大型化應(yīng)用，而且設(shè)備容易產(chǎn)??生腐蝕，維護(hù)困難［１７］。??（４）冷凍法??海水在結(jié)冰時，鹽分被排除在冰晶以外，將冰晶洗滌、分離、融化后即可得??到淡水，利用這一原理進(jìn)行海水淡化的方法即為冷凍法。冷凍法海水淡化主要包??括冰晶的形成、洗滌、分離、融化等，其中按冰晶形成的途徑不同可分為天然冷??凍法和人工冷凍法。天然冷凍法是指在較高緯度地區(qū)，可以利用冬天溫度低這一??自然環(huán)境條件使海水自然冷凍結(jié)冰，取冰融化而得到淡水。例如環(huán)渤海地區(qū)地處??較高緯度區(qū)域，在重冰年可采海冰作為淡水資源。人工冷凍法又可分為直接冷凍??法和間接冷凍法。直接冷凍法是指冷凍劑或冷媒與海水直接接觸而使海水結(jié)冰，??取冰融化而得到淡水；間接冷凍法是指利用低溫冷凍劑與海水進(jìn)行間接熱交換使??海水冷凍結(jié)冰。冷凍法主要優(yōu)點有：（ａ）除了重離子

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?緒論??且骨效地兒成對太陽能利用。??碳基材料：由于具有吸光度強(qiáng)、光熱轉(zhuǎn)化效率高、穩(wěn)定性好、價格便宜以及??耐用性強(qiáng)等特點，碳基材料一直都是該研究的熱點，其中主要包括碳納米管［３？６１??（如圖１－４所示）、碳黑［３７，?３８】、石墨烯［３９－４５】、石墨［４６，４７】、空心碳珠［４８，４９】等。例如，??澳大利亞莫納什大學(xué)Ｚｅｎｇ?Ｙａ等人［４８］采用相轉(zhuǎn)化的方法制備了可漂浮的低密度??毫米級的中空碳珠，并將其用于氣液界面加熱促進(jìn)水的蒸發(fā)。７１４?ｇ／ｍ２直徑為１．５??ｍｍ的空心碳珠的蒸發(fā)速率為１．２８?Ｌ／ｎ＾ｈ，是同等條件下純水蒸發(fā)速率２．３７倍。??這些漂浮的空心碳珠光吸收特性能促進(jìn)氣液界面水分子溫度的急劇上升，從而導(dǎo)??致水蒸發(fā)速率的顯著提高。??圖１－４垂直排列的碳納米管陣列及其水蒸發(fā)［３６］??貴金屬材料：貴金屬納米粒子由于等離子體加熱效應(yīng)能夠顯著地促進(jìn)界面加??熱過程，所以也激發(fā)了很多研究人員的研究興趣，其中主要包括金納米粒子［３Ｇ，５Ｑ，??５１］、銀納米線［５２１、鋁納米粒子［５３］等。例如，南京大學(xué)乙１１０１１１＾１１等人［５３】發(fā)現(xiàn)等離??子技術(shù)因其能將光聚焦到亞波長體積中的特性而引起了極大的關(guān)注，如圖１－５所??示，而這特性將有利于光的收集，光電檢測，傳感和催化等各種應(yīng)用。文中設(shè)計??了通過鋁納米粒子自組裝成三維多孔膜而制造的等離子體增強(qiáng)太陽能海水淡化??裝置，形成的多孔等離子體吸收劑可以自然地漂浮在水表面，對太陽光譜的吸收??超過９６％，并將吸收的太陽能集中在水表面，從而實現(xiàn)高效的水蒸發(fā)。該裝置在??各種照明條件下經(jīng)過２５次循環(huán)后性能仍然穩(wěn)定，展現(xiàn)出非常好的耐用

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