【儀表網 研發快訊】太陽能驅動的界面蒸發 (SIE) 是一種可持續、高效且環保的苦咸水和海水淡化技術。它在解決人類面臨的清潔水短缺和環境污染方面具有巨大應用潛力。然而，光熱材料機械強度低、效率低、制備工藝復雜等仍然是SIE技術廣泛應用的主要障礙。近年來，具有獨特柔韌性、耐久性、加工性和多功能性的纖維材料在熱轉化、水傳輸和熱管理方面表現出優異的性能。由礦物質制成的無機纖維中，玄武巖纖維(BF)是由熔融的玄武巖制成的長絲，它具有高硬度、機械強度、高化學穩定性、耐腐蝕性、耐高溫性和抗疲勞等優異的性能。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海水淡化中，雖然也表現出優異的光熱轉化和蒸發性能，但復雜且高耗能的制備工藝限制了其大規模生產。因此，進一步研究一種制備工藝簡便和高穩定性的BF織物基太陽能界面光熱蒸發材料可以推動其進一步發展。
近期，中國科學院新疆理化技術研究所分離材料與技術團隊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。研究結果表明，新研制的MWCNTs-SA/BF織物具有較好的潤濕性、蒸發性能和凈化能力。此外，MWCNTs-SA/BF蒸發器在1和2個太陽照射下，模擬海水的蒸發速率分別達1.48 kg m−2h−1和 2.5 kg m−2h−1，且在1個太陽照射下其太陽能利用效率高達91.6%。此外，循環蒸發測試結果表明，該材料對長期太陽能蒸發具有很高的耐久性。還通過評估水樣的純度和測定四大離子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)在海水蒸發實驗前后的變化，證明了MWCNTs-SA/BF織物具有優異的水凈化性能。這項工作為制備一種新型基于BF織物的蒸發器提供了一種簡單、實用且經濟的方法，該蒸發器作為太陽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表在國際期刊(Surfaces and Interfaces)上，中國科學院新疆理化技術研究所分離材料與技術研究團隊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天池博士計劃、新疆維吾爾自治區自然科學基金以及上海合作組織科技合作計劃和國際科技合作計劃等項目的支持。
圖 1: (A)室內太陽能蒸發裝置；(B)不同蒸發時間下蒸汽的變化；(C)用萬用表評估水樣的純度；(D) 經MWCNTs-SA/BF織物蒸發器淡化后模擬海水中金屬離子濃度的變化
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