[发明专利]一种基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶的制备方法

说明书

一种基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶的制备方法，它涉及一种光热蒸馏水凝胶的制备方法。本发明要解决现有光热蒸馏材料存在溶胀易变形、机械性能差的问题，且现有海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶应用于医疗领域，存在制备工艺复杂、难以量产、形态不能保持稳定、吸水蒸发性能弱的问题以致于无法应用于光热水处理领域。制备方法：一、氧化反应；二、成型。本发明用于基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶的制备。

技术领域

本发明涉及一种光热蒸馏水凝胶的制备方法。

背景技术

光热蒸馏技术是基于光热材料的低能耗净水方式。目前大部分研究的光热材料，包括等离激元材料(如金、银等纳米颗粒)、碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管等)和半导体材料(如TiO₂、Ti₃C₄、MoO₃等)，大多存在制备复杂、成本高的问题。光热蒸馏水凝胶是一种新兴的光热蒸馏材料，具有多孔吸水性能，因而具有更高的蒸发效率，其中生物大分子水凝胶具有可降解、成本低的优势。

现有用于光热蒸馏的生物大分子水凝胶的基体有壳聚糖、聚乙烯醇等，普遍存在溶胀易变形、机械性能差的缺陷，不利于长时间漂浮于水面进行光热蒸馏。相较上述基体材料，海藻酸钠水凝胶原料成本更低，且具有良好的弹性和拉伸性能。但当前海藻酸钠光热水凝胶主要用于医疗领域，存在制备工艺复杂、难以量产、形态不能保持稳定、吸水蒸发性能弱的问题，因而难以进入大规模的光热水处理领域。

发明内容

本发明要解决现有光热蒸馏材料存在溶胀易变形、机械性能差的问题，且现有海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶应用于医疗领域，存在制备工艺复杂、难以量产、形态不能保持稳定、吸水蒸发性能弱的问题以致于无法应用于光热水处理领域，而提供一种基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶的制备方法。

一种基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶的制备方法，它是按以下步骤进行的：

一、氧化反应：

①、将盐酸多巴胺溶液、过硫酸钾溶液及碳酸氢钠溶液依次加入到海藻酸钠溶液中，得到混合溶液；

②、在搅拌速度为180r/min～240r/min及温度为60℃～80℃的条件下，氧化反应20min～30min，然后在室温下及搅拌速度为180r/min～240r/min的条件下，继续搅拌直至冷却至室温；

③、重复步骤一②直至溶液呈粘度为2000cP～3000cP的黑色稠状，然后加入碳酸氢钠粉末搅拌均匀，得到原料液；

二、成型：

在容器底部平铺无水氯化钙粉末，然后将原料液均匀倒入容器内形成液层，静置，得到成型水凝胶，将成型水凝胶置于醋酸溶液中浸泡至发泡完全，然后清洗，得到基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶。

本发明的有益效果是：

1)本发明所制备的基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶在可见光波段表现出良好的吸光性能，对于波长380nm～780nm的可见光吸收率范围为93％～98％；对于波长2～4μm的红外光的吸收率范围为94％～99％。

2)本发明制备的基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶，在1000W/m²的太阳强度下，风速为0m/s时，水凝胶蒸发率为1.3kg/m²·h以上。

3)本发明制备的基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶在水面漂浮8天后，形态能够保持稳定，溶胀不变形，机械性能优良。

4)本发明所制备的基于海藻酸钠基光热蒸馏水凝胶具有丰富的孔隙，其孔径大小为50μm～190μm。此类孔隙结构均具有毛细吸水性能，该大小提高了水凝胶的吸水性能，进一步提高了水凝胶蒸发率。