本發(fā)明涉及光熱蒸發(fā)器，尤其涉及水處理生物質(zhì)水凝膠，具體涉及一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器及其制備方法。

背景技術：

1、據(jù)統(tǒng)計，地球上擁有14.5億立方千米水，而淡水資源僅占其總水量的2.5％。其中僅有1％的水可直接被人類利用。隨著人類文明的發(fā)展，清潔水資源的重要性越來越凸顯。目前，傳統(tǒng)的水凈化方法如蒸餾、反滲透和離子交換，處理過程復雜，能耗較高且難以大規(guī)模應用。作為清潔能源的代表，太陽能光熱材料因其可持續(xù)性和環(huán)保優(yōu)勢，逐漸成為應對水資源危機的關鍵。這些材料能將太陽光轉(zhuǎn)化為熱能，用于水的蒸發(fā)和凈化。然而，現(xiàn)有的光熱水凝膠材料存在光吸收度低、光熱轉(zhuǎn)換能力差、水傳輸能力不足和彈性性能差等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器及其制備方法，本發(fā)明的制備工藝簡單，成本低廉，制備的水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器具有優(yōu)異的水資源凈化能力和快速去污效果。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟一：將氯化膽堿與草酸二水合物按照摩爾比1:1混合，在100-120℃油浴條件下加熱攪拌形成des溶劑；

5、步驟二：將木粉加入des溶劑中，同時加入去離子水，在油浴條件下中加熱攪拌至木粉完全被解構(gòu)；

6、步驟三：冷卻至室溫后，加入去離子水攪拌，然后進行離心處理直至上清液無色，取出沉淀物質(zhì)獲得干重為16wt％的blc漿料；

7、步驟四：取1～3g的blc漿料與4ml2～5wt％的pva溶液混合得到pva/blc前體懸浮液，隨后在pva/blc前驅(qū)體懸浮液中加入100-150μl濃度為1.2mol/l的鹽酸溶液和50-100μl濃度為25％的戊二醛溶液，攪拌均勻，得到交聯(lián)的pva/blc前體懸浮液；

8、步驟五：取16mlpva溶液作為前驅(qū)體溶液加入600-650μl濃度為1.2mol/l的的鹽酸溶液與150-200μl濃度為25％的戊二醛溶液，得到交聯(lián)的pva前驅(qū)體懸浮液；

9、步驟六、將交聯(lián)的pva/blc前體懸浮液倒入定制的模具中冷凍以形成光熱層部分，之后再將交聯(lián)的pva前驅(qū)體懸浮液倒入模具中冷凍以形成底部供水部分；最后將定向冷凍后的模具放到室溫下的去離子水中解凍，即可獲得bfe蒸發(fā)器。

10、進一步的，步驟一所述加熱時間為30-60min。

11、進一步的，步驟二所述木粉選用廢舊木材轉(zhuǎn)化的粒度≥150目的木粉。

12、進一步的，步驟二所述油浴的溫度為110-120℃，加熱時間為4-5h。

13、進一步的，步驟三所述離心次數(shù)為3-5次，離心的轉(zhuǎn)速為8000r/min。

14、進一步的，步驟六所述光熱層部分形成的冷凍溫度為-80℃，冷凍時間為15-30min。

15、進一步的，步驟六所述底部供水部分形成的冷凍時間為1-2h。

16、本發(fā)明還提供一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的光熱層部分包括片層狀的橫向結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡狀的縱向結(jié)構(gòu)。

17、進一步的，所述蒸發(fā)器在光照強度為1kw/m2的條件下，水蒸發(fā)速率達到2.36kg/m2/h，能量效率為92.8％。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

19、(1)本發(fā)明通過氯化膽堿和草酸二水合物形成des溶劑，然后將des溶劑與木粉混合來破壞木質(zhì)素和纖維素之間的氫鍵，使得木粉解構(gòu)，木質(zhì)素原位再生轉(zhuǎn)化為blc作為光熱材料與pva水凝膠形成多層木質(zhì)纖維素基光熱復合材料，其光熱層界面應用到太陽能驅(qū)動的界面水蒸發(fā)中具有快速的光熱響應變化，并且木粉木質(zhì)生物質(zhì)資源的充分利用，避免傳統(tǒng)的焚燒、自然腐化等處理方式對環(huán)境污染和資源浪費。

20、(2)本發(fā)明采用光熱材料blc作為新型的光熱材料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效的太光能與熱能轉(zhuǎn)換，而且能與水凝膠形成多孔網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)作為太陽能驅(qū)動的界面蒸發(fā)器的吸光劑，通過局部加熱無法直接利用的水資源，產(chǎn)生水蒸氣并收集，從而獲取清潔水資源，緩解清潔水資源短缺的問題。

21、(3)本發(fā)明采用清潔能源太陽能，在水蒸發(fā)的整個過程當中，光熱轉(zhuǎn)換能量都來自于太陽能，有利于長期發(fā)展，避免了不可再生資源的浪費，減少能源的損耗，同時促進綠色清潔能源的環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

技術特征：

1.一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟一所述加熱時間為30-60min。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟二所述木粉選用廢舊木材轉(zhuǎn)化的粒度≥150目的木粉。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟二所述油浴的溫度為110-120℃，加熱時間為4-5h。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟三所述離心次數(shù)為3-5次，離心的轉(zhuǎn)速為8000r/min。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟六所述光熱層部分形成的冷凍溫度為-80℃，冷凍時間為15-30min。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器的制備方法，其特征在于，步驟六所述底部供水部分形成的冷凍時間為1-2h。

8.一種如權利要求1-7任一項所述的制備方法制備的水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器，其特征在于，所述蒸發(fā)器的光熱層部分包括片層狀的橫向結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡狀的縱向結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器，其特征在于，所述蒸發(fā)器在光照強度為1kw/m2的條件下，水蒸發(fā)速率達到2.36kg/m2/h，能量效率為92.8％。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水凝膠型木質(zhì)纖維素基光熱蒸發(fā)器及其制備方法，包括以下步驟：將干重為16wt％的BLC漿料與PVA溶液混合得到PVA/BLC前體懸浮液，隨后在PVA/BLC前驅(qū)體懸浮液中鹽酸溶液和戊二醛溶液得到交聯(lián)的PVA/BLC前體懸浮液；將PVA溶液作為前驅(qū)體溶液加入鹽酸溶液和戊二醛溶液得到交聯(lián)的PVA前驅(qū)體懸浮液；最后采用冰模板法定向冷凍即可獲得BFE蒸發(fā)器。本發(fā)明制備的蒸發(fā)器在光照強度為1kW/m<supgt;2</supgt;的條件下，水蒸發(fā)速率達到2.36kg/m<supgt;2</supgt;/h，能量效率為92.8％。其優(yōu)異水資源凈化能力以及快速去污效果，體現(xiàn)了對廢棄生物質(zhì)資源和太陽能資源的雙重利用，降低了生產(chǎn)成本。

技術研發(fā)人員：許登凱,楊進,張東方,王國鋒,賈曉華,宋浩杰
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6