本发明涉及一种线圈结构多层填充电热蒸发织物、该织物的制造方法以及该织物的应用。
背景技术：
陆地上的淡水资源总量只占地球上水体总量的2.53％，淡水的绝大部分又被封冻在南北两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。淡水资源的时空分布不均和人类的不合理利用，使世界上许多地区面临着严重的淡水资源危机。随着经济的发展，淡水的使用量急剧增加，而经济增长、人口增加以及水体的污染，导致我国当前淡水资源严重短缺，成为经济持续发展的重要障碍，淡水资源的开发势在必行。海水淡化技术是解决淡水来源的有效途径，不断地在创新和发展，应用前景广阔。
目前海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法等。蒸馏法中的多级闪蒸技术，动力消耗大，设备的操作弹性小，多效蒸馏技术的低温多效蒸馏设备体积较大，装置费用高；电渗析法工艺简单，除盐率高，但水回收率低，队不带电荷的物质无脱除能力，且能耗大，不适用大规模的海水淡化工程；反渗透法需要具有选择透过性能的“半透膜”，膜的寿命和抗污染问题不能有效解决，反渗透膜、高压泵、能量回收装置需定期更换。以上技术主要是利用热能和电能作为海水淡化的能源，能耗较大，成本高，且淡化效率不高，设备复杂，淡化过程慢。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种对海水或者其它类型的污水进行蒸馏提纯的新型蒸发织物。本发明的另一个目的是提供一种该新型蒸发织物的制备方法及其应用。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种线圈结构多层填充电热蒸发织物，其特征在于，由蒸发层、电热层、漂浮隔热层及吸水层组成，蒸发层、电热层、漂浮隔热层及吸水层通过不同的功能纤维织造成为一个整体，其中：
蒸发层选用采用高亲水性的天然纤维、高亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维、亲水改性的化学纤维的膨体纱中的一种或至少两种的混杂纤维作为经纱和纬纱，通过调整送经长度，使蒸发层的经纱形成线圈结构，从而增大与空气的接触面积；
电热层选用导电纤维作为经纱和纬纱，导电纤维两端连接电极，利用导电纤维产生的热量将蒸发层加热，使水分蒸发；
吸水层采用高亲水性的天然纤维、高亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维、亲水改性的化学纤维的膨体纱中的一种或至少两种的混杂纤维作为经纱和纬纱；
在电热蒸发层与吸水层之间嵌入漂浮层嵌入材料作为漂浮隔热层，通过漂浮层嵌入材料一方面使得织物漂浮，另一方面隔绝电热蒸发层热量的耗散，使电热蒸发层吸收的热量聚集在电热蒸发层表面；
间隔纱相互交织将电热蒸发层、漂浮隔热层和吸水层捆绑成为一个整体，由间隔纱将吸水层的水分传导到电热蒸发层。
优选地，所述高亲水性的天然纤维采用高亲水性的棉纱线或高亲水性的麻纱线；所述亲水改性的化学纤维采用涤纶、锦纶或丙纶。
优选地，所述蒸发层中的经纱通过调整送经长度，使全部或者部分经纱的送经长度大于织物的卷取长度，从而在所述蒸发层表面形成所述线圈结构，所述线圈结构的高度为0.2至2厘米。
优选地，所述导电纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维、镀镍碳纤维等金属镀层纤维、纳米导电颗粒涂层纤维中的一种或至少两种的混杂纤维。
优选地，所述漂浮层嵌入材料采用拒水海绵、拒水泡沫材料或两端封闭的空心管状材料。
优选地，所述间隔纱采用导水纤维。
优选地，所述导水纤维采用亲水性的棉或者麻等天然纤维、亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性过的化学纤维中一种或者多种混杂。
优选地，所述间隔纱在2个经纱织造循环后进行交织，或根据所述漂浮层嵌入材料的宽度，在3-10个经纱织造循环后进行交织。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构多层填充电热蒸发织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、选择纱线：
选用采用高亲水性的天然纤维、高亲水性的再生纤维素纤维、亲水改性的化学纤维、亲水改性的化学纤维的膨体纱中的一种或至少两种的混杂纤维作为蒸发层的经纱和纬纱；选用导电纤维作为电热层的经纱和纬纱；选用高亲水性纤维作为吸水层的经纱和纬纱；选择漂浮层嵌入材料；间隔纱选用导水纤维；
第二步、织物的织造过程：
引入纬纱，将各层经纱和纬纱相互交织形成蒸发层、电热层和吸水层；通过增加电热蒸发层的经纱的送经长度，在电热蒸发层表面形成线圈结构；放入漂浮层嵌入材料，使间隔纱相互交织形成漂浮隔热层，经过多次循环织造后下机，获得上述的线圈结构多层填充电热蒸发织物。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的线圈结构多层填充电热蒸发织物的应用，其特征在于，用于海水淡化，或用于工业废水、生活污水的净化处理。
本发明的优点和有益效果：
1)本发明提供了一种线圈结构多层填充电热蒸发织物的制备方法，通过三维织造工艺将不同特性的纤维织造在一起，实现了集漂浮、导水、隔热、加热和蒸发多种功能于一体的液体快速蒸发织物。
2)本发明获得的线圈结构多层填充电热蒸发织物中，蒸发层表面为多毛羽的线圈，增大了与空气的接触面积，提高了水分蒸发效率。
3)本发明获得的基于线圈结构多层填充电热蒸发织物，通过嵌入低密度的拒水隔热材料，实现织物漂浮和隔绝蒸发层热量的耗散，使蒸发层的吸收的热量聚集在蒸发层表面，提高了水分蒸发效率。
4)本发明提供了一种线圈结构多层填充电热蒸发织物具有三维一体结构，力学性能好，不容易分层，液体蒸发速度快，在海水淡化和污水处理领域具有重要应用。
5)本发明提供了一种线圈结构多层填充电热蒸发织物的制备方法，通过三维织造工艺一次成型，工艺流程短，适合产业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种线圈结构多层填充电热蒸发织物的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例公开的一种基于碳纤维的线圈结构多层填充电热蒸发织物选用细度为20支的棉纤维空气变形纱作为经纱5及纬纱6织造蒸发层1；t-300碳纤维(东丽公司，12k)作为导电纤维，由导电纤维作为经纱7及纬纱8织造电热层2；选用30支苎麻纤维作为间隔纱11；选用长度10厘米，宽度0.4厘米，高度1.2厘米，孔径为10-20微米的闭孔发泡海绵作为漂浮嵌入材料12，形成漂浮隔热层3；选用20支棉纤维作为经纱9及纬纱10织造吸水层4；设定织物宽度10厘米，经纬密：10根/厘米；间隔纱密度：2.5根/厘米。
织造过程：
第一步，开动引纬装置，引入各层纬纱；
第二步，调控送经长度，设定电热蒸发层中棉纤维空气变形纱的送经长度3.5厘米，碳纤维经纱的送经长度0.2厘米，其它层经纱的送经长度均为0.2厘米；
第三步，单组综框运动带动各层经纱同步交织，实现各面层，即吸水层、电热层和蒸发层的织造；
第四步，重复前两步操作3次，实现4个面层的织造循环；
第五步，在电热层和吸水层中间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层织造；
第六步打纬，步进电机卷取；
第七步重复上述步骤，完成50个织造循环。
获得的基于碳纤维的线圈结构多层填充电热蒸发织物，长度20厘米，厚度1.5厘米，线圈高度1.5厘米，结构示意图如图1所示。
实施例2
本实施例公开的一种基于镀镍碳纤维的线圈结构多层填充电热蒸发织物选用1200tex再生纤维素膨体纱作为经纱5及纬纱6织造蒸发层1；选用镀镍碳纤维(苏州捷迪纳米科技公司，12k)作为导电纤维，由导电纤维作为经纱7及纬纱8织造电热层2；选用20支苎麻纤维作为间隔纱11；选用长度10厘米，宽度0.5厘米，高度1厘米，孔径为10-20微米的闭孔发泡海绵作为漂浮嵌入材料12，形成漂浮隔热层3；选用15支棉纤维作为经纱9及纬纱10织造吸水层4；设定织物宽度10厘米，经纬密：6根/厘米；间隔纱密度：2根/厘米。
织造过程：
第一步，开动引纬装置，引入各层纬纱；
第二步，调控送经长度，设定电热蒸发层中苎麻纤维的送经长度1.5厘米，镀镍碳纤维的送经长度0.3厘米，其它层经纱的送经长度均为0.3厘米；
第三步，单组综框运动带动各层经纱同步交织，实现各面层，即吸水层、漂浮层和电热蒸发层的织造；
第四步，重复前两步操作2次，实现3个面层的织造循环；
第五步，在电热层和吸水层中间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层织造；
第五步打纬，步进电机卷取；
第六步重复上述步骤，完成40个织造循环。
获得基于镀镍碳纤维的线圈结构多层填充电热蒸发织物，长度10厘米；厚度1.2厘米，线圈高度0.6厘米；结构示意图如图1所示。
实施例3
本实施例公开的一种基于碳纳米管纱线的线圈结构多层填充电热蒸发织物选用1000tex亲水改性涤纶纤维膨体纱作为经纱5及纬纱6织造蒸发层1；选用直径为0.8毫米的碳纳米管膜卷纱(苏州捷迪纳米科技有限公司)作为导电纤维，由导电纤维作为经纱7及纬纱8织造电热层2；选用细度为20支的苎麻纤维作为间隔纱线11；选用两端封闭直径0.5厘米，孔隙率80％的聚乙烯空心管作为漂浮嵌入材料12，形成漂浮隔热层3；选用细度为20支的棉纱线作为经纱9及纬纱10织造吸水层4。设定织物宽度10厘米，经纬密：5根/厘米；间隔纱密度：2.5根/厘米；
织造过程：
第一步，开动引纬装置，引入各层纬纱；
第二步，调控送经长度，设定电热蒸发层中涤纶纤维膨体纱的送经长度1厘米，碳纳米管纱线的送经长度0.3厘米，其它层经纱的送经长度均为0.3厘米；
第三步，单组综框运动带动各层经纱同步交织，实现各面层，即漂浮层、电热层和蒸发层的织造；
第四步，重复前两步操作1次，实现2个上下面层的织造循环；
第五步，在电热层和吸水层中间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层织造；
第六步打纬，步进电机卷取；
第七步重复上述步骤，完成50个织造循环。
获得的基于碳纳米管纱线的线圈结构多层填充电热蒸发织物，长度10厘米；高度2厘米，线圈高度1厘米，结构示意图如图1所示。
实施例4
本实施例公开的一种基于碳纳米管涂层棉纱线的线圈结构多层填充电热蒸发织物选用细度为20支的苎麻纤维作为经纱5及纬纱6织造蒸发层1；选用将质量比浓度为0.3％的碳纳米管均匀分散液(苏州捷迪纳米科技有限公司)均匀涂覆于细度为20支的棉纤维表面作为导电纤维织造电热层2。选用细度为20支的苎麻纤维作为间隔纱线11；选用两端封闭直径0.5厘米，孔隙率80％的聚乙烯空心管作为漂浮嵌入材料12，形成漂浮隔热层3；选用细度为20支的棉纱线作为经纱9及纬纱10织造吸水层4。设定织物宽度10厘米，经纬密：5根/厘米；间隔纱密度：2.5根/厘米；
织造过程：
第一步，开动引纬装置，引入各层纬纱；
第二步，调控送经长度，设定电热蒸发层中苎麻纤维的送经长度1厘米，碳纳米管涂层棉纱线的送经长度0.3厘米，其它层经纱的送经长度均为0.3厘米；
第三步，单组综框运动带动各层经纱同步交织，实现各面层，即漂浮层、电热层和蒸发层的织造；
第四步，重复前两步操作1次，实现2个上下面层的织造循环；
第五步，在电热层和吸水层中间放入漂浮嵌入材料，双组综框运动带动间隔纱相互交织，实现间隔层，即漂浮隔热层织造；
第六步打纬，步进电机卷取；
第七步重复上述步骤，完成50个织造循环。
获得的基于碳纳米管涂层棉纱线的线圈结构多层填充电热蒸发织物，织物长度10厘米；厚度2厘米，线圈高度1厘米，结构示意图如图1所示。