[发明专利]一种海水持续淡化装置及方法

权利要求书

1.一种海水持续淡化装置，其特征在于，包括：

碳基复合膜单元：所述的碳基复合膜单元包括碳纳米管复合多孔膜，所述的碳纳米管复合多孔膜为碳基材料复合疏水聚合物制备得到疏水碳基复合膜，通过打孔获得具有微-纳米多级孔结构的疏水碳基复合膜；

供电单元：所述供电单元为太阳能供电单元，为碳基复合膜单元提供电能；

淡水收集单元，收集碳基复合膜单元处理后的淡水；

白天有光照条件下，碳基复合多孔膜进行光热转换，为体系提供热量及传质驱动力，完成海水淡化过程，同时使用供电单元的太阳能电池板将光能以电能形式存储；白天光照不足或者夜间条件下，太阳能电池板存储的电能为碳基复合膜单元供电，使其产生焦耳热为体系提供热量及传质驱动力，进行海水淡化过程，以此循环实现电热-光热交替不间断持续海水淡化；

组成的装置包括一壳体以及一顶盖，壳体底部设有海水储槽，海水储槽上设有采用三明治结构封装的碳基复合多孔膜及电极，并且碳基复合多孔膜与海水接触，碳基复合多孔膜产生热量后热量使水相变，汽化的水分子通过碳基复合多孔膜中微-纳米孔道系统，到达顶盖内表面，冷凝后纯水沿内表面坡度最终汇聚于纯水收集槽，由纯水出口引出，完成海水淡化，其中，

海水储槽的左右侧壁分别设电极出口孔；重盐水入口穿过海水储槽的左侧壁与海水储槽连接，以维持重盐水储槽中重盐水水位；碳基复合多孔膜-电极封装夹片漂浮位位于重盐水储槽中，用于放置三明治结构封装的碳基复合多孔膜及电极；纯水收集槽呈回字形包围重盐水储槽；

所述的三明治封装结构为聚甲基丙烯酸甲酯板-硅胶-碳基复合多孔膜/电极-硅胶-聚甲基丙烯酸甲酯板依序叠加。

2.根据权利要求1所述的一种海水持续淡化装置，其特征在于：碳基材料复合疏水聚合物制备得到的疏水碳基复合膜，进一步在其表面涂覆有光热/电热响应性的金属配合物分子以增强其电焦耳热和光热效应。

3.根据权利要求1所述的一种海水持续淡化装置，其特征在于：所述的打孔，打孔区域面积为5mm×5mm设有30-100个孔，每个孔的孔径为50-120μm。

4.根据权利要求1所述的一种海水持续淡化装置，其特征在于：电极连接结构包括：钛电极正极，钛电极负极，螺钉孔槽，碳膜位置区域，碳膜；使用导电银胶使每片碳膜上下边缘分别与钛电极正极和负极的叉指部分上下边缘紧密粘接，碳膜左右边缘不与钛电极粘接。

5.一种海水持续淡化方法，其特征在于：采用权利要求1所述的海水持续淡化装置进行，白天有光照条件下，碳基复合多孔膜进行光热转换，为体系提供热量及传质驱动力，完成海水淡化过程，同时使用太阳能电池板将光能以电能形式存储；白天光照不足或者夜间条件下，太阳能电池板存储的电能为碳基复合膜单元供电，使其产生焦耳热为体系提供热量及传质驱动力，进行海水淡化过程，以此循环实现电热-光热交替24小时持续海水淡化；

装置工作方式：打开顶盖，将碳基复合多孔膜-电极封装夹片卡于，电极由电极出口孔引出，关闭顶盖；重盐水由重盐水入口注入，使碳基复合膜-电极封装夹片漂浮于重盐水储槽中并且夹片镂空部分允许碳基复合多孔膜与盐水接触，装置工作时碳基复合多孔膜产生热量使水相变蒸发，水蒸气在装置顶盖冷凝，冷凝后纯水沿内表面坡度最终汇聚于纯水收集槽，并沿顶盖侧壁滑入纯水收集槽，再由纯水出口引出，完成海水淡化。

6.根据权利要求5所述的一种海水持续淡化方法，其特征在于：太阳能电池板提供的直流电的电压为5–30V。