甘蔗基碳材料制备及光热蒸发研究

杨沁谕， 张少春， 李海成， 孙立国

(黑龙江大学 化学化工与材料学院，哈尔滨 150080)

0 引 言

水资源短缺已成为人类社会可持续发展面临的最紧迫的全球性威胁之一，从海水中提取淡水的脱盐技术越来越受到重视[1]。目前，膜过滤和热蒸馏是海水淡化的主导市场[2-3]。但无论是膜过滤还是热蒸馏都需要大量的能源消耗。界面太阳能水蒸发系统将热量限制在表面，是有前景的生产淡水的方法[4-16]。其中生物质碳材料与其他材料组合成复合光热蒸发器是一种利用太阳能的方法，可用于海水淡化和废水处理等。本文从构建仿生体系入手，引入天然生物质材料甘蔗，利用低成本、绝缘和亲水的支撑材料与生物质制成的有效吸光材料相结合，制备多层复合水蒸发器。将甘蔗切成薄片直接碳化后，负载在聚苯乙烯泡沫上，用经过亲水性处理的毛细玻璃管作为水传输通道，构建新型甘蔗碳材料太阳能光热蒸发器，并进行光热蒸发的性能测试。同时对新型甘蔗碳材料太阳能光热蒸发器进行海水淡化性能研究。

1 实验部分

1.1 化学试剂

甘蔗买自市场，海水取自渤海，去离子水购于哈尔滨文景蒸馏水厂，氯化钠(NaCl, 分析纯)、浓硫酸 (H2SO4，98 %，分析纯)、浓硝酸 (HNO3，68 %，分析纯)、双氧水 (H2O2，30%，分析纯)，均来自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 甘蔗多孔碳片的制备

取直径约为3 cm且粗细均匀的甘蔗去皮，并将甘蔗切成5 mm的薄片，放入表面皿中，用冷冻干燥的方法去除甘蔗的水分备用。将5 mm厚甘蔗片放入反应釜中，在80 ℃下水热化12 h，之后冷冻干燥去除水分。……