本发明涉及海水淡化设备，具体为一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备。
背景技术：
1、由于用水需求的增加和水污染的严重，水资源短缺已成为全球关注的问题。为了缓解这种情况，大量的研究工作致力于开发先进的海水淡化技术，以增加清洁水的供应。常见的膜基脱盐技术包括反渗透、膜蒸馏和渗透汽化。渗透汽化作为一种快速发展的膜基分离技术，具有低能耗、高分离能力和能源效率高等优点。
2、中国专利公开号：cn110282804b，提供了一种太阳能海水淡化系统，该专利利用动态气泡对太阳光的散射和反射，生成太阳能蒸汽，该蒸汽进入换热器，通过与进入光热膜渗透系统中的待处理海水进行换热后冷凝为水，该冷凝水进入光热膜渗透装置的淡水一侧，将跨膜渗透的蒸汽冷凝为水带走加以利用。该专利渗透膜的另一侧并非保持真空状态，非真空状态下的气体压力可能抵消或减少渗透汽化的驱动力，导致分离效率降低。
3、界面太阳能驱动海水淡化中的全废物基太阳能蒸发器，《环境化学工程杂志》11(5)(2023)利用废物建造了一个太阳能蒸发器来解决淡水短缺问题，每1平方米的太阳能蒸发器每天产生约5.3m3的淡水。基于t i3c2tx mxene纳米流体的光热转换效率高的新型太阳能膜蒸馏系统，desa l i nat ion 539(2022)设计了一种将太阳能与膜蒸馏技术结合的太阳能膜蒸馏系统，结合光热转换材料mxene，消除了额外的能量输入，实现了2.375kg·m-2·h-1的膜通量。然而，很少有研究将渗透蒸发系统与太阳能结合起来。
4、针对海水淡化中的碳排放问题，越来越多的人将目光放在了可再生能源上。并且在海水渗透汽化过程中，如果盐分浓度过高或者温度控制不当，容易导致盐类结晶堵塞渗透膜，海水中存在的污染物也会对渗透膜和系统的稳定性造成影响系统的稳定运行。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，解决了传统渗透汽化技术对于能源消耗较高的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，包括支撑框架，所述支撑框架顶部一侧固定连接有淡化箱，所述淡化箱顶部中间位置开设有槽，所述槽内设置有密封垫，所述支撑框架顶部滑动连接有光热渗透膜且所述光热渗透膜位于槽内，所述淡化箱顶部设置有换膜机构，所述淡化箱顶部一侧贯穿并固定连接有汽化接头，所述淡化箱顶部的另一侧贯穿并固定连接有进水接头，所述汽化接头的顶端连接有连接管，所述连接管的一端连接有冷凝管，所述冷凝管的一端连接有过渡管，所述过渡管的一端连接有收集瓶。
3、优选的，所述换膜机构包括有操作箱，所述操作箱顶部外壁上固定连接有第一气缸，所述第一气缸的输出端贯穿操作箱并固定连接有第一气动夹爪，所述操作箱与氙灯相邻的一侧顶部固定连接有两个第二气缸，所述第二气缸的输出端贯穿操作箱并固定连接有第二气动夹爪。
4、优选的，所述淡化箱底部一侧贯穿并固定连接有第一出水接头，所述淡化箱底部另一侧贯穿并固定连接有第二出水接头，且所述第二出水接头位于光热渗透膜下方，所述第一出水接头和第二出水接头的一端之间固定连接有三通管，所述三通管的一端连接有保障瓶。
5、优选的，所述密封垫顶部外圈中间位置固定连接有吊环，所述支撑框架顶部另一侧放置有氙灯。
6、优选的，所述光热渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
7、s1.材料准备
8、将聚乙烯醇、碳纳米管水浆料和水溶性有机钛酸酯按照7:2:1的重量比进行称重配料；
9、s2.聚乙烯醇溶液的制备
10、在室温条件下将聚乙烯醇和碳纳米管水浆料放入磁力搅拌机中，搅拌混合直至均匀；
11、s3.磁力搅拌
12、随后向磁力搅拌机中加入稀释后的水溶性有机钛酸酯，并在50℃的温度下持续搅拌15min，搅拌完成后静置消泡，制得光热浆料；
13、s4.涂覆
14、采用旋涂机将制得的光热浆料以6000-8000r/min的转速均匀涂覆在聚四氟乙烯薄膜基材表面上，涂覆完成后烘干。
15、工作原理：首先海水供水管与进水接头连接，海水通过进水接头进入淡化箱内部右侧，同时氙灯打开，由于淡化箱为透明pvc材质，因此渗透膜受热对海水进行加热，而海水蒸发产生的水蒸气渗透入淡化箱的左侧，并通过汽化接头流经连接管最终进入冷凝管中，水蒸气在冷凝管内冷凝成水珠，冷凝产生的淡水通过过渡管由收集瓶进行收集。另外冬天外部室温较低的情况下，水蒸气可能会在来不及进入冷凝管之前，在接触渗透膜时就产生了冷凝液化现象，通过第一出水接头和第二出水接头对此部分的冷凝水进行收集，并通过三通管进入保障瓶内储存。同时在淡化时氙灯持续的对渗透膜进行照射，渗透膜表面的温度可达60-70℃，由于渗透膜表面为高温状态，盐分子不会在膜表面产生结晶，同时膜的高温状态，也会对污染物以及细菌产生一定的消毒降解作用，以避免对渗透膜的稳定性产生影响。此外当薄膜多次循环使用后需对薄膜进行更换，首先第一气缸工作使得第一气动夹爪向下运动，第一气动夹爪运动到最底端时与吊环齐平，随后第一气动夹爪工作将吊环夹住并回至原位，随后侧边的两个第二气缸工作，使得两个第二气动夹爪向渗透膜靠近，当接触后第二气动夹爪工作将渗透膜外圈的密封垫夹住并继续向操作箱的开口处运动，直至将渗透膜推出，更换新的渗透膜后反之上述操作即可对实现渗透膜进行更换。
16、本发明提供了一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备。具备以下有益效果：
17、1、本发明通过针对传统渗透汽化中的能源消耗问题，将太阳能与光热颗粒相结合，直接加热膜表面的液体，减少了传统渗透蒸发过程中的热损失，提高能源利用率。具体而言，制备了含光热材料的复合膜与渗透汽化系统相结合，用碳纳米管作为光热转换介质给进料液进行加热，水蒸气透过膜在真空侧冷凝。该系统设计通过实验验证了spv系统的可行性。且在1kw·m-2的日照条件下，总水生产力达到了3.02kg·m-2·h-1的高通量和99.9％的防盐率。
18、2、本发明通过氙灯持续的对渗透膜进行照射，渗透膜表面的温度可达60-70℃，盐分子不会在膜表面产生结晶，同时膜的高温状态，也会对污染物以及细菌产生一定的消毒降解作用，以避免对渗透膜的稳定性产生影响。
1.一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，包括支撑框架(1)，其特征在于：所述支撑框架(1)顶部一侧固定连接有淡化箱(2)，所述淡化箱(2)顶部中间位置开设有槽，所述槽内设置有密封垫(15)，所述支撑框架(1)顶部滑动连接有光热渗透膜(11)且所述光热渗透膜(11)位于槽内，所述淡化箱(2)顶部设置有换膜机构(5)，所述淡化箱(2)顶部一侧贯穿并固定连接有汽化接头(12)，所述淡化箱(2)顶部的另一侧贯穿并固定连接有进水接头(13)，所述汽化接头(12)的顶端连接有连接管(6)，所述连接管(6)的一端连接有冷凝管(7)，所述冷凝管(7)的一端连接有过渡管(9)，所述过渡管(9)的一端连接有收集瓶(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，其特征在于：所述换膜机构(5)包括有操作箱(51)，所述操作箱(51)顶部外壁上固定连接有第一气缸(52)，所述第一气缸(52)的输出端贯穿操作箱(51)并固定连接有第一气动夹爪(53)，所述操作箱(51)与氙灯(3)相邻的一侧顶部固定连接有两个第二气缸(55)，所述第二气缸(55)的输出端贯穿操作箱(51)并固定连接有第二气动夹爪(54)。
3.根据权利要求1所述的一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，其特征在于：所述淡化箱(2)底部一侧贯穿并固定连接有第一出水接头，所述淡化箱(2)底部另一侧贯穿并固定连接有第二出水接头，且所述第二出水接头位于光热渗透膜(11)下方，所述第一出水接头和第二出水接头的一端之间固定连接有三通管(10)，所述三通管(10)的一端连接有保障瓶(4)。
4.根据权利要求1所述的一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，其特征在于：所述密封垫(15)顶部外圈中间位置固定连接有吊环(14)，所述支撑框架(1)顶部另一侧放置有氙灯(3)。
5.根据权利要求1所述的一种基于光热膜渗透汽化的海水淡化设备，其特征在于：所述光热渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
