[发明专利]一种采用多孔石墨烯淡化海水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，更具体地，涉及一种采用多孔石墨烯淡化海水的方法。

背景技术

为解决淡水资源日渐缺乏的问题，人们将目光转向了海水淡化，海水淡化技术经过多年的努力取得了很多进展，但到目前为止，这些技术均优于成本过高无法大规模推广应用。

目前海水脱盐最常用的是反渗透技术，其工作原理是用反渗透膜（一种特制的膜来过滤海水中的盐），由于这些薄膜上的小孔极为致密（比多孔石墨烯密1000倍），需要非常大的压力迫使海水通过薄膜，因此，在淡化海水的通知还需要消耗不少的资源。

多孔石墨烯是指在石墨烯片层上引入尺寸均匀的孔洞，麻省理工学院材料科学与工程学院副教授杰弗里·格罗斯曼等通过精确控制多孔石墨烯的孔径并向其中添加其他材料的方法，改变石墨烯小孔边缘的性质，使其能够排斥或吸引水分子。这样这种特制的石墨烯就如同筛子一样能快速地滤掉海水中的盐，而只留下水分子。新工艺的关键是非常精确地控制石墨烯孔洞的大小。研究人员称，最理想的大小是1纳米，不能太大也不能太小，如果太大了盐便会和水分子一起通过筛子，起不到过滤的作用；如果太小水分子就无法通过这些小孔。计算机模拟结果显示，这种石墨烯筛子的性能非常优秀，能够快速地完成海水淡化过程。石墨烯的原材料廉价且易于获取，这使该技术在成本上具备了天然优势。另外，它又是已知最硬的材料，与目前所使用的反渗透膜相比更结实耐用。

此外，采用多孔石墨烯作为筛体，脱盐过程中一方面容易堵塞孔洞，另一方面使用久了需要定时清理，费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术反渗透技术成本太高，而采用多孔石墨烯作为筛体又容易堵塞，清理费时费力，提供一种成本较低、自动清理、过滤效率高的采用多孔石墨烯淡化海水的方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种采用多孔石墨烯淡化海水的方法，包括以下步骤：

S1.海水预处理：对海水进行预处理，多次过滤得到可用于淡化的海水；

S2.淡化处理：将步骤S1中可用于淡化的海水经过石墨烯筛体层进行淡化脱盐，然后收集得到可饮用淡水；

其中，所述石墨烯筛体层为孔洞大小1纳米的多孔石墨烯，并呈坡屋顶结构，所述可用于淡化的海水经过坡屋顶结构的多孔石墨烯，完成淡化脱盐。

本发明对海水的初步处理以后，通过孔洞大小1纳米的多孔石墨烯，完成脱盐，最终达到海水淡化目的，相比现有技术中的反渗透膜技术，装置无需太大压力即可完成海水淡化，采用坡屋顶结构能有效防止堵塞。

优选地，步骤S1中所述可用于淡化的海水悬浮物小于50mg/L。

优选地，步骤S1中所述海水预处理还包括以下步骤：

S11.首先拦截掉海水中大体积垃圾、藻类；

S12.然后过滤海水中的游离物、微生物、重金属离子；

S13.最后筛除细砂、泥料，得到可用于淡化的海水。

优选地，步骤S11中所述拦截采用拦截网。

优选地，步骤S12中所述过滤采用活性炭过滤器。

优选地，步骤S13中所述筛除采用目数为60～100目的过滤网。

优选地，所述采用多孔石墨烯淡化海水的方法，还包括：

S3.清理：需要清理石墨烯筛体层时，将可饮用淡水反向冲洗多孔石墨烯罐；

S4.处理：反向冲洗完后收集得到淤泥，然后脱水压成泥饼。

优选地，步骤S2中得到的可饮用淡水盐浓度低于500mg/L。

优选地，步骤S1和步骤S2中的环境温度低于25℃。

优选地，所述石墨烯筛体层厚度为1～5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明与传统的反渗透技术相比，无需对海水作用额外的压力，成本更低，结构更简单，并且过滤效率更高,得到的可饮用淡水盐浓度低于500mg/L。

本发明与传统的反渗透技术相比，在相同的压力下，多孔石墨烯的过滤速度要快数百倍，在同样的过滤速度下，则能节约更多能源。

本发明优选多孔石墨烯的厚度，采用坡屋顶结构，相比水平结构，该结构过滤效果更好，能有效防止堵塞。

附图说明

图1 工艺流程图。

图2 坡屋顶结构示意图。

图3 支撑架结构示意图。

图4 石墨烯筛体层俯视图。

图5 海水淡化装置结构示意图。

具体实施方式