技术领域
[0001] 本
发明涉及
海水淡化技术领域，具体涉及一种基于加强换热效果提高
海水淡化处理效率 的
石墨烯结构。
背景技术
[0002] 海水淡化即利用海水脱盐生产
淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水 总量，且不受
时空和
气候影响，可以保障沿海居民
饮用水和工业
锅炉补水等稳定供水。
[0003] 从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、
电渗 析法、蒸馏法、
反渗透法、以及
碳酸铵离子交换法，目前应用
反渗透膜法及蒸馏法是市场中 的主流。
[0004] 通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。[6]该法是利用只 允许
溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通 过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个 过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。
[0005] 如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。 反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为
电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974 年起，美日等发达国家先后把发展
重心转向反渗透法。
[0006] 反渗透海水淡化技术发展很快，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压
力，提高反渗透 系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。
[0007] 但是常规反渗透海水淡化技术的工程造价和运行成本依旧很高，大大限制了海水淡化技 术的推广。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种基于加强换热效果提高海水淡化处理效率的石墨烯结构，以 降低海水淡化的工程造价和运行成本。
[0009] 为了达到上述目的，本发明的
基础方案提供一种基于加强换热效果提高海水淡化处理效 率的石墨烯结构，包括多孔隙薄片以及贴合在多孔隙薄片上的
单层石墨烯，所述多孔隙薄片 的孔隙直径为0-200nm。
[0010] 进一步，所述多孔隙薄片的孔隙直径为30-200nm。
[0011] 进一步，所述多孔隙薄片为多孔隙碳化
硅薄片。
[0012] 进一步，多孔隙碳化硅薄片厚度不超过45μm。
[0013] 进一步，该石墨烯结构具有小于90ohm/sq的片
电阻。
[0014] 进一步，多孔隙碳化硅薄片厚度为20-45μm。
[0015] 进一步，该石墨烯结构具有30-90ohm/sq的片电阻。
[0016] 进一步，所述单层石墨烯具有密堆且化学结合的平行石墨烯平面，所述石墨烯平面具有 0.355-0.385nm的石墨烯平面间的间距。
[0017] 进一步，所述石墨烯平面具有0.36-0.38nm的石墨烯平面间的间距。
[0018] 与
现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0019] (1)碳化硅作底层，可提高石墨烯的分散性以及
亲和性，而且石墨烯相互之间是碳化硅 而相互
接触连接，因而可得到具优良导热性及
导电性质的石墨烯结构。因此，本发明石墨烯 换热结构的基材可将接收来自热源的热量以热传方式传送至石墨烯结构，并由石墨烯结构以 热传导或热
辐射的方式逸散至外部，进而达到加强换热效率的效果。
[0020] (2)现有的膜通过反渗透对水进行脱盐，这种过程是通过向包含盐水的膜的一侧施加压 力以将纯水推过膜，同时防止盐和其他分子通过。许多商业膜在约50至80巴的施加压力下 使水脱盐，超过该压力它们倾向于变得致密或性能受损。本发明石墨烯结构下的膜能够承受 100巴或更高的更高压力，这就能回收更多的淡水而使海水更有效的脱盐。高压膜也能够净 化非常咸的水，例如脱盐的剩余盐水，这通常太浓以致膜不能通过纯水。
[0021] (3)通过加强换热效率，同时又增加了石墨烯结构的承压能力，使得本发明的石墨烯 结构在用于海水淡化时具备更高的效率。
具体实施方式
[0022] 现在将详细参照
实施例，实施例的示例如下示出：
[0023] 当称一元件诸如层、膜、区域或
基板在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上， 或者还可以存在居间的元件。相反，当称一元件“直接在”另一元件上时，不存在居间的元 件。
[0024] 虽然这里可使用术语“第一”、“第二”等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分， 但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件、 组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区别开。因此，以下讨论的第一 元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分而不背离示例实 施例的教导。
[0025]
[0026] 这里所用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并非要限制示例实施例。如这里所 用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式。将进 一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”，当在本
说明书中使用时，
指定了所述特征、 整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、 操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
[0027]
[0028] 除非另行定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有示例实施例所属 领域内的普通技术人员所通常理解的同样的含义。将进一步理解的是，诸如通用词典中所定 义的术语，除非此处加以明确定义，否则应当被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含 义相一致的含义，而不应被解释为理想化的或过度形式化的意义。
[0029] 在本说明书中，术语“石墨烯”是指由二维(2D)碳六边形平面形成的多环芳香族分子， 也就是具有通过多个碳
原子的共价键形成的
蜂巢结构的2D
薄膜。通过共价键彼此连接的碳 原子形成六元环(six-membered ring)作为基本重复单元。然而，碳原子的结构还可以包括 五元环和/或七元环。因此，石墨烯看起来是共价结合的(sp2杂化)碳原子的单层。石墨烯可 以具有各种结构，该结构根据包括在石墨烯中的五元环或七元环而变化。石墨烯可以形成为 单原子层。
[0030] 本发明的基础方案提供一种基于加强换热效果提高海水淡化处理效率的石墨烯结构，包 括多孔隙薄片以及贴合在多孔隙薄片上的单层石墨烯，所述多孔隙薄片的孔隙直径为 0-200nm，放置在200纳米宽或更小的孔隙上的石墨烯可承受100巴的压力，这几乎是海水 淡化中常见压力的两倍。而且，研究过程发现，随着底层孔隙的尺寸减小，保持完好的微膜 数量增加。
[0031] 在至少一个实施例中，所述多孔隙薄片的孔隙直径为30-200nm。
[0032] 在至少一个实施例中，所述多孔隙薄片为多孔隙碳化硅薄片。
[0033] 在至少一个实施例中，多孔隙碳化硅薄片厚度小于45μm。
[0034] 在至少一个实施例中，该石墨烯结构具有小于90ohm/sq的片电阻。
[0035] 在至少一个实施例中，多孔隙碳化硅薄片厚度为20-45μm。
[0036] 在至少一个实施例中，该石墨烯结构具有30-90ohm/sq的片电阻。
[0037] 在至少一个实施例中，所述单层石墨烯具有密堆且化学结合的平行石墨烯平面，所述石 墨烯平面具有0.355-0.385nm的石墨烯平面间的间距。
[0038] 在至少一个实施例中，单层石墨烯具有密堆且化学结合的平行石墨烯平面，所述石墨烯 平面具有0.36-0.38nm的石墨烯平面间的间距。
[0039] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0040] (1)碳化硅作底层，可提高石墨烯的分散性以及亲和性，而且石墨烯相互之间是碳化硅 而相互接触连接，因而可得到具优良导热性及导电性质的石墨烯结构。因此，本发明石墨烯 换热结构的基材可将接收来自热源的热量以热传方式传送至石墨烯结构，并由石墨烯结构以 热传导或热辐射的方式逸散至外部，进而达到加强换热效率的效果。
[0041] (2)现有的膜通过反渗透对水进行脱盐，这种过程是通过向包含盐水的膜的一侧施加压 力以将纯水推过膜，同时防止盐和其他分子通过。许多商业膜在约50至80巴的施加压力下 使水脱盐，超过该压力它们倾向于变得致密或性能受损。本发明石墨烯结构下的膜能够承受 100巴或更高的更高压力，这就能回收更多的淡水而使海水更有效的脱盐。高压膜也能够净 化非常咸的水，例如脱盐的剩余盐水，这通常太浓以致膜不能通过纯水。
[0042] (3)通过加强换热效率，同时又增加了石墨烯结构的承压能力，使得本发明的石墨烯 结构在用于海水淡化时具备更高的效率。
[0043] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描 述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若 干
变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专 利的实用性。本
申请要求的保护范围应当以其
权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方 式等记载可以用于解释权利要求的内容。
