本发明涉及一种三维中空结构电热蒸发织物、制备方法及应用，属于新材料技术领域。
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。因此，研发新型的蒸发织物对海水或者其它类型的污水进行蒸馏提纯非常必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能对海水或污水进行蒸馏提纯的电热蒸发织物。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维中空结构电热蒸发织物，其特征在于，包括电热蒸发层、漂浮层，两者之间存在间隙且通过间隔纱结合为一体，设有间隔纱的间隙构成隔热导水层；电热蒸发层由电热蒸发层纬纱、电热蒸发层经纱构成，漂浮层由漂浮层经纱、漂浮层纬纱构成。
优选地，所述电热蒸发层采用电热纤维与吸水蒸发纤维间隔交叉排放进行混杂织造，实现电热蒸发层。隔热导水层的中空间隔结构，具有隔热性能，使蒸发层的热量全部聚集在蒸发层表面，降低热量耗散，提高水分蒸发速率；隔热导水层的厚度由间隔片的高度控制，一般在在2-20mm。
更优选地，所述电热纤维采用碳纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维和金属镀层纤维中的任意一种或几种的混杂；吸水蒸发纤维采用天然纤维、亲水改性的化学纤维或其膨体纱。
优选地，所述漂浮层经纱、漂浮层纬纱采用密度低于水的聚乙烯纤维，或者嵌入两端封闭的塑料管或橡皮管。目的是达到蒸发织物漂浮于水面上。
优选地，所述间隔纱采用导水纤维与支撑纤维混杂，纤维根数比为1∶5～5∶1。
更优选地，所述导水纤维采用天然纤维、纤维素再生纤维或亲水改性或异形截面的化学纤维；支撑纤维采用化学纤维或玻璃纤维，起到支撑起蒸发层的作用。
导水纤维和吸水蒸发纤维的亲水改性，可以通过混合或复合引入高吸湿性高聚物，也可以通过纤维表面处理形成多微孔，如酸刻蚀，等离子体刻蚀等方法。
更优选地，所述天然纤维为棉或麻；化学纤维为涤纶、锦纶或丙纶。
本发明还提供了三维中空结构电热蒸发织物的制备方法，其特征在于，引入纬纱，将漂浮层经纱、漂浮层纬纱相互交织形成漂浮层，电热蒸发层纬纱、电热蒸发层经纱相互交织形成电热蒸发层，放入间隔片将间隔纱相互交织形成隔热导水层，经过多次循环织造以后下机。
本发明还提供了三维中空结构电热蒸发织物的应用，其特征在于，将电热蒸发层中电热纤维的两端连接电极，利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层的水分加热蒸发。
该织物可以浮在水面上，通过隔热导水层将水分导通到电热蒸发层，蒸发层通电后将电能转化成热量，实现水分的快速蒸发。该织物可以用于海水淡化，也可以用于工业废水，农业污水的净化处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供了一种基于三维中空结构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，实现了集导水、隔热和电热蒸发于一体的液体快速蒸发织物。
2.本发明获得的基于三维中空结构电热蒸发织物中的隔热导水层为间隔中空织物，具有较好的隔热和导水性能，使电热层的热量全部聚集在蒸发层表面，提高了水分蒸发效率。
3.本发明提供了一种基于三维中空结构电热蒸发织物具有三维一体结构，强度高、蒸发速度快，可用于海水淡化和污水处理领域。
4.本发明提供了一种基于三维中空结构电热蒸发织物的制备方法，工艺简单，工艺流程短，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的一种三维中空结构电热蒸发织物的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-4制备的三维中空结构电热蒸发织物的结构如图1所示，其包括电热蒸发层1、漂浮层3，两者之间存在间隙且通过间隔纱8结合为一体，设有间隔纱8的间隙构成隔热导水层2；电热蒸发层1由电热蒸发层纬纱5、电热蒸发层经纱4构成，漂浮层3由漂浮层经纱6、漂浮层纬纱7构成。电热蒸发层1采用电热纤维与吸水蒸发纤维间隔交叉排放进行混杂织造，实现电热蒸发层。
实施例1
一种基于碳纤维为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用1000tex的聚乙烯纤维作为漂浮层经纱6、漂浮层纬纱7；选用20支棉纱线作为导水纤维和100d的涤纶单丝作为支撑纤维，相间隔排列进行混杂作为间隔纱8织造隔热导水层2，纤维根数比1∶1；选用t-300碳纤维(东丽公司，12k)作为电热纤维，选用细度为20支的棉纤维作为吸水蒸发纤维，两者间隔排列，纤维根数比1∶1，织造电热蒸发层1。设定织物宽度10厘米，经纬密：15根/厘米；间隔纱8的密度：15根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入电热蒸发层纬纱5、漂浮层纬纱7；
第二步：单组综框运动带动电热蒸发层经纱4、漂浮层经纱6同步交织，实现漂浮层3和电热蒸发层1的织造；
第三步：放入高度为0.8厘米的间隔片，双组综框运动带动间隔纱8相互交织，实现间隔层，即隔热导水层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成150个织造循环。
所获得基于碳纤维为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物，长度10厘米，厚度1厘米。
将电热蒸发层1中电热纤维的两端连接电极，利用电热纤维产生的热量将电热蒸发层1的水分加热蒸发。
实施例2
一种基于镀镍碳纤维为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用600tex的聚乙烯纤维作为漂浮层经纱6，直径4毫米的两端封闭的聚丙烯塑料管(中空度80％)作为漂浮层纬纱7；选用1000tex亲水改性涤纶膨体纱作为导水纤维和150d的丙纶单丝作为支撑纤维，相间隔排列进行混杂作为间隔纱8织造隔热导水层2，纤维根数比1∶1；选用镀镍碳纤维(苏州捷迪纳米科技公司)作为电热纤维；选用细度为20支的苎麻纤维作为吸水蒸发纤维，两者间隔排列，纤维根数比1∶1，织造电热蒸发层1。设定织物宽度10厘米，经纬密：13根/厘米；间隔纱8的密度：13根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入电热蒸发层纬纱5、漂浮层纬纱7；
第二步：单组综框运动带动电热蒸发层经纱4、漂浮层经纱6同步交织，实现漂浮层3和电热蒸发层1的织造；
第三步：放入高度为1厘米的间隔片，双组综框运动带动间隔纱8相互交织，实现间隔层，即隔热导水层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成130个织造循环。
所得基于碳纤维为电热材料的液体快速蒸发织物，长度10厘米，厚度1.5厘米。
实施例3
一种基于碳纳米管纱线为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物及其制备方法：
选选用1000tex的聚乙烯纤维作为漂浮层经纱6、漂浮层纬纱7；选用1000tex亲水改性涤纶纤维作为导水纤维和150d的丙纶单丝作为支撑纤维，相间隔排列进行混杂作为间隔纱8织造隔热导水层2，纤维根数比1∶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)作为电热纤维，选用细度为20支的苎麻纤维作为吸水蒸发纤维，两者间隔排列，纤维根数比1∶1，织造电热蒸发层1。设定织物宽度10厘米，经纬密：15根/厘米；间隔纱8的密度：15根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入电热蒸发层纬纱5、漂浮层纬纱7；
第二步：单组综框运动带动电热蒸发层经纱4、漂浮层经纱6同步交织，实现漂浮层3和电热蒸发层1的织造；
第三步：放入高度为1.2厘米的间隔片，双组综框运动带动间隔纱8相互交织，实现间隔层，即隔热导水层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成100个织造循环。
所获得的基于碳纳米管纱线为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物，长度10厘米，厚度1.3厘米。
实施例4
一种基于碳纳米管涂层纱线为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物及其制备方法：
选用1000tex的聚乙烯纤维作为漂浮层经纱6、漂浮层纬纱7；选用1000tex亲水改性涤纶纤维作为导水纤维和150d的丙纶单丝作为支撑纤维，相间隔排列进行混杂作为间隔纱8织造隔热导水层2，纤维根数比1∶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电热纤维，选用细度为25支的棉纤维作为吸水蒸发纤维，两者间隔排列，纤维根数比1∶1，织造电热蒸发层1。设定织物宽度10厘米，经纬密：10根/厘米；间隔纱8的密度：10根/厘米。
织造过程：
第一步：开动引纬装置，引入电热蒸发层纬纱5、漂浮层纬纱7；
第二步：单组综框运动带动电热蒸发层经纱4、漂浮层经纱6同步交织，实现漂浮层3和电热蒸发层1的织造；
第三步：放入高度为1.2厘米的间隔片，双组综框运动带动间隔纱8相互交织，实现间隔层，即隔热导水层2织造；
第四步：打纬；
第五步：步进电机卷取；
第六步：重复上述步骤，完成100个织造循环。
所获得的基于碳纳米管涂层纱线为电热材料的三维中空结构电热蒸发织物，长度10厘米，厚度1.3厘米。