利用光热转换布从海水中连续生产淡水和浓缩盐水
成果类型:: 新技术
发布时间: 2022-11-30 12:41:01
太阳能海水蒸发仅使用太阳光和海水就可生产淡水,不消耗任何化石能源,因而备受关注。早期发展的蒸发器大多为漂浮模式,普遍存在热量损失、蒸发面受限、盐分析出、阳光倾斜蒸发减弱、水蒸发焓高等问题。针对这些问题,发展了聚苯胺-棉布和悬挂式蒸发装置,悬挂织物受空气隔热保护,热损失仅为漂浮织物的16.8%,双面蒸发,速率达到1.94 kg m-2 h-1,未蒸发的海水保持流动,得到浓缩,最终滴落带走盐分,同时生产浓缩卤水;开发了聚丙烯腈@硫化铜无纺布和向光型蒸发装置,无纺布表面具备界面效应,使水蒸发焓降至1956.32 kJ kg-1,蒸发速率达到2.27 kg m-2 h-1,向光型装置吸光面倾斜角可调,在宽入射角范围(-90°~+90°)内蒸发性能稳定,海水在蒸发时缓慢流动,带走盐分,产生浓缩卤水,浓度最高达到饱和。
织物的亲水性和光学性能结果表明,PANI-棉织物的太阳吸收率为96.3%,可归因于PANI的强烈光吸收和PANI-棉织物中增加的表面粗糙度和纹理,从而产生入射光的多重散射和吸收。而广泛的光吸收可以提供高的光热效应。当PANI-棉织物的两个边缘浸泡在两个水箱中时,其平均表面温度在60秒时迅速上升到≈39°C,然后在连续600秒照射下稳定在≈40°C。悬挂式湿泛棉布的温升(≈18°C)低于干布的温升(≈49°C)。与浮动织物相比,悬挂织物仅表现出极低的空气热损失,几乎没有散热到本体水,从而导致局部热效应和表面温度的增强。此外,水浸织物的高导热系数使得悬挂织物能够均匀加热,水的蒸发在其顶部和底部都发生,可能导致双面蒸发,然后促进蒸发率。
.随着世界人口的快速增长以及水污染的日益严重,水资源短缺已成为人类社会面临最为严峻的全球性挑战之一。我国淡水资源总量虽然丰富,但人均占有量少。在沿海地带和海岛地区,缺水数量占到全国缺水总量的1/3以上,水资源短缺已成为制约这些地区经济和社会发展的重要瓶颈。太阳能海水淡化技术由于其低能耗、低成本、高能量转换效率、环境友好等优点,应用前景十分广阔。
陈志钢 研究员、博士生导师、教育部青年长江学者纤维材料改性国家重点实验室副主任
太阳能海水蒸发仅需少量电力维持运营,产水成本有望低于每吨3元,低于成熟技术;淡水纯度极高,有望通过技术升级达到纯净水或去离子水标准,售价有望超过每吨400元以上,经济效益显著。浓缩卤水可用于其他下游产业(氯碱工业、稀有金属提取等),淡化全程几乎零污染、不排污,助力完成“双碳”目标,具有重大社会效益。
技术许可,合作开发。
太阳能海水蒸发仅需少量电力维持运营,产水成本希望低于每吨3元,低于成熟技术;
淡水纯度极高,有望通过技术升级达到纯净水或去离子水标准,售价希望超过每吨400元以上。