[发明专利]能高效处理盐水和废水的三维光热转换材料及装置和方法

权利要求书

1.一种能高效处理盐水和废水的三维光热转换材料的制备方法，其特征在于，具体如下：

S1：将氧化石墨烯溶液的pH调节为12，得到溶液A；配置聚合物电解质溶液，得到溶液B；

S2：以溶液A：溶液B为3:1~3:12的浓度比，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，通过超声使其充分反应，得到带电氧化石墨烯复合物溶液；

S3：将经前处理后洁净干燥的三聚氰胺泡沫浸入带电氧化石墨烯复合物溶液中，通过将三聚氰胺泡沫浸渍和挤压使其充分吸收带电氧化石墨烯复合物溶液；将吸附饱和的三聚氰胺泡沫置于60~200℃的烘箱中热处理6~24小时，清洗干燥后得到三维光热转换材料。

2. 根据权利要求1所述三维光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述S1中氧化石墨烯溶液的浓度为3 mg/mL。

3.根据权利要求1所述三维光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物电解质为聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚丙烯胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯酸或海藻酸钠中的一种。

4.根据权利要求1所述三维光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述S2中溶液A和溶液B的混合浓度比为3:9。

5.根据权利要求1所述三维光热转换材料的制备方法，其特征在于，所述S3中三聚氰胺泡沫的前处理过程具体如下：将三聚氰胺泡沫依次用去离子水和无水乙醇清洗，重复若干次，随后置于100℃的烘箱中干燥。

6.一种根据权利要求1~5任一所述制备方法制得的三维光热转换材料。

7.一种能高效处理盐水和废水的光热转化装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的三维光热转换材料（1）、吸水层（2）、热绝缘体（3）和反应器；

所述反应器包括均为透明的第一壳体（4）和第二壳体（5），第一壳体（4）套设于顶部开设孔洞的第二壳体（5）外部，且两者之间形成冷凝腔；

所述第二壳体（5）底部用于容纳盐水或废水，所述热绝缘体（3）设置于第二壳体（5）内的水容纳区域上方，热绝缘体（3）上设有吸水层（2），吸水层（2）的底端延伸至所述水容纳区域中；所述三维光热转换材料（1）接触式置于吸水层（2）上，以吸收吸水层（2）中的水分并将其加热蒸发至所述冷凝腔中；所述三维光热转换材料（1）与所述水容纳区域之间由热绝缘体（3）阻隔，减少热交换。

8.根据权利要求7所述的光热转化装置，其特征在于，所述吸水层（2）为无纺布，热绝缘体为聚苯乙烯泡沫，第一壳体（4）和第二壳体（5）均为石英材质。

9.一种基于权利要求7或8所述光热转化装置处理盐水或废水的方法，其特征在于，具体如下：

向光热转化装置的水容纳区域中加入待处理的盐水或废水，随后将光热转化装置置于光源下；

当光照射到三维光热转换材料（1）时，三聚氰胺泡沫中交互联通的多孔结构使光发生多散射效应，部分光能被覆盖于三聚氰胺泡沫表面以单层或寡层形式存在的氧化石墨烯吸收，其余的光透射到三维光热转换材料（1）内部，进行多次散射后被吸收；氧化石墨烯吸收光能后产生热量，热量被热绝缘体（3）和聚合物电解质限定在氧化石墨烯表面，以减少热量的损失；

盐水或废水通过吸水层（2）与三维光热转换材料（1）接触并以薄膜形式附着在三聚氰胺泡沫上，氧化石墨烯产生的热量迅速传递给周围的水分子，以薄膜形式存在的水分子迅速吸收热量并形成蒸汽，从三聚氰胺泡沫的孔道中蒸发并从第二壳体（5）顶部的孔洞中溢出；蒸汽在遇到第一壳体（4）常温的顶部时冷凝成液体，顺着第一壳体（4）的内壁流至底部，实现盐水或废水的净化，得到纯净水。