[发明专利]一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法

说明书

本发明提供一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法，包括下述步骤：先将铜纳米颗粒覆盖到纤维素膜上，然后使表面覆盖有铜纳米颗粒的纤维素膜置于待淡化的海水表面，采用光源照射该纤维素膜表面，使海水蒸发，收集蒸发出的水，实现海水淡化处理。铜纳米颗粒能近乎完全的、全方位的、宽频的吸收太阳光，高效地实现太阳能到热能的转换，表面多孔、高度亲水、能浮在水体表面、加快抽送输水的纤维素膜协同铜纳米颗粒的光热效应，使其能应用于自然界海水的蒸发过程，并大大提高了太阳能利用率和蒸发水的效率，可广泛运用于海水淡化，有利于实现能源的有效利用和对环境的保护。

技术领域

本发明涉及一种海水淡化的方法，具体涉及一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法，属于太阳能利用和海水淡化处理领域。

背景技术

地球上水的体积大约有13.6千万立方公里，海洋占了13.2千万立方公里(约97.2％)；冰川和冰盖占了25000000立方公里(约1.8％)；地下水占了13000000立方公里(约0.9％)；湖泊、内陆海，和河里的淡水占了250000立方公里(约0.02％)；大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13000立方公里(约0.001％)，也就是说，真正可以被利用的水源不到0.1％。陆地上的淡水资源只占地球上水体总量2.53％左右，其中近70％是固体冰川，即分布在两极地区和中、低纬度地区的高山冰川，还很难加以利用。人类比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水，以及浅层地下水，储量约占全球淡水总储量的0.3％，只占全球总储水量的十万分之七。全世界真正有效利用的淡水资源每年约有9000立方千米，所以缺水已经是全世界面临的首要问题。

随着社会经济地不断发展和科学技术地不断进步，淡水资源的压力不断增加，淡水资源的短缺越来越引起人类的重视，因此如何将海水淡化为可供人类饮用的淡水已成为21世纪研究的热点课题。

海水淡化是一个将海水转化为淡水的过程。最常见的方式是蒸馏法与反渗透法。蒸馏法是分离、纯化液态混合物的一种常用的方法，但是能耗太大，成本过高。反渗透法是通过反渗透膜可除去海水中99％以上的盐离子，得到可饮用的淡水；目前存在的问题仍然是操作压力偏高，能耗较大，另外海水中的Cl^—对反渗透膜也有较大的污染，阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。

另外，随着技术的跟进，海水淡化的成本要能越来越低，利用清洁能源太阳能进行海水淡化的技术也日益受到人们的关注。首先是太阳能作为丰富的自然资源，取之不尽用之不竭，有非常宽的光谱；其次是太阳能可独立运行，不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、低能耗，运行安全稳定可靠，不消耗石油、天然气、煤炭等常规能源，对能源紧缺、环保要求高的全世界都有很大应用价值。但仅通过太阳照射海水进行淡化处理，由于海水吸热慢、极少量转换成淡水，并且大气中的水蒸气在任何已知的时候都只占13000立方公里(约0.001％)，这种单纯利用太阳能进行海水淡化的效率很低。

发明内容

发明目的：针对现有技术中海水淡化方法存在的问题，本发明提供一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法，该方法可对太阳能充分利用，提高海水淡化的效率。

技术方案：本发明所述的一种基于铜纳米颗粒光热效应的海水淡化方法，包括下述步骤：先将铜纳米颗粒覆盖到纤维素膜上，然后将表面覆盖有铜纳米颗粒的纤维素膜置于待淡化的海水表面，采用光源照射该纤维素膜表面，铜纳米颗粒能近乎完全的、全方位的、宽频的吸收太阳光，将光能转换为热能，加热从纤维素膜的下端逐渐运动到纤维素顶端的海水，加快促使海水蒸发，收集蒸发出的水，实现海水淡化处理。

其中，照射光源一般可为太阳光、模拟太阳光或氙灯。纤维素膜为亲水纤维素膜，其孔径为微米级。优选的，纤维素膜为聚丙烯亲水膜、乙酸硝酸膜或聚四氟膜。铜纳米颗粒的质量与待淡化的海水体积有关，每淡化的30ml海水，对应所需的铜纳米颗粒的量大于等于5mg。

其中，铜纳米颗粒可采用现有任意方法制得，优选采用如下置换方法制得：