[发明专利]一种基于微流控沟道系统的海水净化装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控沟道系统的海水净化装置及其制备方法，该装置包含：衬底，设置在衬底上的液体沟道，以及设置在液体沟道上用于定义并密封液体沟道的上盖板。液体沟道包含：去离子沟道，设置在去离子沟道两侧的电极对，设置在去离子沟道与电极对之间的介质层，以及与去离子沟道相连通的进口沟道和出口沟道。本发明的装置能够持续、稳定、低能耗、高效能净化海水，同时又能够与现有微流控技术相兼容的集成化微流控芯片，进而在改进现有电容式净水功能器件的基础上扩大微流控技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及电容式液体去离子原理的微流控技术及液体的净化过程，具体涉及一种基于微流控沟道系统的海水净化装置及其制备方法。

背景技术

芯片实验室可简单定义为能够完成生物化学处理的各个过程、能自动完成传统实验室功能的微小化、集成化微电子机械系统，其目标是在单个器件上集成完全的分析过程，具有高集成度、高精度、低消耗、智能化等优点，在生物、化学等许多领域具有非常好的前景。

作为芯片实验室的动力部分，微流控技术起着重要作用。介质上电润湿技术通过电压改变液滴在介质表面的润湿性能，以对液滴进行操控，具有驱动方式简单、驱动力强、自动化程度高等许多优点，但存在功能单一、集成度低等不足。

近些年来，电容式去离子技术因其性能可靠、能量效率高、器件结构简单及净水成本低等优势，在较低盐浓度水净化领域备受瞩目，被认为是一种可有效缓解世界淡水资源危机的重要手段。但现有电容式去离子技术存在如多孔碳电极材料无法自动化生产组装、电极电导率低、功耗大、无法持续稳定工作、尺寸大等问题，极大地限制了其进一步地发展与推广。

因此，通过微流控技术克服现有电容式去离子技术的种种缺点对于净水技术的大规模集成与实用推广有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微流控沟道系统的海水净化装置及其制备方法，该装置能够持续、稳定、低能耗、高效能净化海水，同时又能够与现有微流控技术相兼容的集成化微流控芯片，进而在改进现有电容式净水功能器件的基础上扩大微流控技术的应用范围。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于微流控沟道系统的海水净化装置，该装置包含：衬底，设置在衬底上的液体沟道，以及设置在液体沟道上用于定义并密封液体沟道的上盖板。

其中，所述的液体沟道包含：去离子沟道，设置在去离子沟道两侧的电极对，设置在去离子沟道与电极对之间的介质层，以及与去离子沟道相连通的进口沟道和出口沟道。

所述的出口沟道包含：净水出口沟道，阴离子出口沟道，以及阳离子出口沟道；所述的净水出口沟道用于净化后的液体流出；所述的阴离子出口沟道用于富含阴离子的废液流出；所述的阳离子出口沟道用于富含阳离子的废液流出。

所述的净水出口沟道设置在阴离子出口沟道和阳离子出口沟道之间。

所述的介质层覆盖在电极对的外壁上。

所述的电极对包含正极和负极；所述的正极和负极之间电气隔离。

所述的正极与所述的阴离子出口沟道相邻，所述的负极与所述的阳离子出口沟道相邻。

所述的衬底采用绝缘材料。

所述的介质层采用高介电常数材料，该高介电常数材料包括：硅、五氧化二钽和二氧化硅中的任意一种或两种以上。

本发明还提供了一种上述的基于微流控沟道系统的海水净化装置的制备方法，该制备方法包含：

步骤1：制备所述的液体沟道：在衬底上制备包含入口沟道、去离子沟道、出口沟道的液体沟道；

步骤2：在去离子沟道的两侧制备所述的介质层；

步骤3：制备所述的电极对，电极对之间电气隔离，电极对与去离子沟道之间通过介质层隔离；