【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面蒸發(fā) (SIE) 是一種可持續(xù)、高效且環(huán)保的苦咸水和海水淡化技術(shù)。它在解決人類面臨的清潔水短缺和環(huán)境污染方面具有巨大應(yīng)用潛力。然而，光熱材料機(jī)械強(qiáng)度低、效率低、制備工藝復(fù)雜等仍然是SIE技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要障礙。近年來(lái)，具有獨(dú)特柔韌性、耐久性、加工性和多功能性的纖維材料在熱轉(zhuǎn)化、水傳輸和熱管理方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。由礦物質(zhì)制成的無(wú)機(jī)纖維中，玄武巖纖維(BF)是由熔融的玄武巖制成的長(zhǎng)絲，它具有高硬度、機(jī)械強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐高溫性和抗疲勞等優(yōu)異的性能。目前，研究人員嘗試了各種方法將玄武巖纖維織物用于界面蒸發(fā)海水淡化中，雖然也表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化和蒸發(fā)性能，但復(fù)雜且高耗能的制備工藝限制了其大規(guī)模生產(chǎn)。因此，進(jìn)一步研究一種制備工藝簡(jiǎn)便和高穩(wěn)定性的BF織物基太陽(yáng)能界面光熱蒸發(fā)材料可以推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。
 

　　近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)研究人員利用多壁碳納米管(MWCNT)、海藻酸鈉(SA)水凝膠和玄武巖纖維(BF)織物，成功制備了一種低成本、環(huán)保的BF基光熱材料，并將其用于從海水/苦咸水中獲取純凈水/飲用水。研究結(jié)果表明，新研制的MWCNTs-SA/BF織物具有較好的潤(rùn)濕性、蒸發(fā)性能和凈化能力。此外，MWCNTs-SA/BF蒸發(fā)器在1和2個(gè)太陽(yáng)照射下，模擬海水的蒸發(fā)速率分別達(dá)1.48 kg m−2h−1和 2.5 kg m−2h−1，且在1個(gè)太陽(yáng)照射下其太陽(yáng)能利用效率高達(dá)91.6%。此外，循環(huán)蒸發(fā)測(cè)試結(jié)果表明，該材料對(duì)長(zhǎng)期太陽(yáng)能蒸發(fā)具有很高的耐久性。還通過(guò)評(píng)估水樣的純度和測(cè)定四大離子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)在海水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)前后的變化，證明了MWCNTs-SA/BF織物具有優(yōu)異的水凈化性能。這項(xiàng)工作為制備一種新型基于BF織物的蒸發(fā)器提供了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的方法，該蒸發(fā)器作為太陽(yáng)能凈水的理想候選材料具有巨大的潛力。
 

　　上述研究成果近期發(fā)表在國(guó)際期刊(Surfaces and Interfaces)上，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的碩士研究生宋東升為第一作者，阿卜杜克熱木·喀迪爾研究員和馬鵬程研究員為共同通訊作者。該工作得到新疆維吾爾自治區(qū)天池博士計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金以及上海合作組織科技合作計(jì)劃和國(guó)際科技合作計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
 

　　圖 1: (A)室內(nèi)太陽(yáng)能蒸發(fā)裝置；(B)不同蒸發(fā)時(shí)間下蒸汽的變化；(C)用萬(wàn)用表評(píng)估水樣的純度；(D) 經(jīng)MWCNTs-SA/BF織物蒸發(fā)器淡化后模擬海水中金屬離子濃度的變化