【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】面對淡水資源短缺的全球性危機，亟需開發(fā)新的脫鹽技術(shù)，以期從海水或者苦咸水中獲得安全、清潔的飲用水。目前，已有多種脫鹽法被成功應用于實際生產(chǎn)中，例如微濾、超濾、反滲透等。這些方法通過不同機制去除海水中的鹽分和其他雜質(zhì)，為緩解淡水短缺做出了貢獻。然而，上述技術(shù)在能耗和環(huán)境影響方面仍存在一定的局限性。為了尋求更為可持續(xù)的解決方案，利用太陽能的海水淡化技術(shù)應運而生。這種技術(shù)通過太陽能光熱轉(zhuǎn)換，將海水轉(zhuǎn)化為蒸汽，進而獲得淡水，具有低能耗和環(huán)境友好特性，因此受到廣泛關(guān)注。
近期，中國科學院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團隊研究人員設計了一種具有三維拱形結(jié)構(gòu)的玄武巖纖維基高效海水淡化蒸發(fā)器。在材料方面，通過聚吡咯改性玄武巖纖維表面，極大地提高了纖維表面的光捕獲能力，從而促進海水高效蒸發(fā)。在結(jié)構(gòu)方面，玄武巖纖維之間能夠形成獨特的3D互聯(lián)水運通道，使蒸發(fā)材料具有良好的毛細管作用，確保了海水淡化過程中充足的水供應，并促進了太陽能蒸發(fā)器的自清潔能力。同時，蒸發(fā)器的三維拱形結(jié)構(gòu)極大地增強了水分輸送能力，抑制了熱傳導損失，在一個標準太陽光照射下的蒸發(fā)率高達3.61?kg/m2/h，遠高于二維蒸發(fā)器的蒸發(fā)率 (1.68 kg/m2/h)。該蒸發(fā)器在長期室外蒸發(fā)實驗中仍然表現(xiàn)良好，日供水量可達18.80 kg/m2。此外，蒸發(fā)器還表現(xiàn)出優(yōu)異的耐海水腐蝕和抗鹽污堵能力。進一步采用模擬計算的方法，利用馬蘭戈尼效應(Marangoni效應)解釋了蒸發(fā)器的自清潔原理：熱驅(qū)動的馬蘭戈尼流加速了材料內(nèi)部水循環(huán)，避免了鹽離子在蒸發(fā)界面的沉積。總之，本文提出的3D太陽能蒸發(fā)器這一設計理念使得高效太陽能海水淡化成為可能，同時有效避免了鹽堵塞的困擾，該技術(shù)為海水淡化行業(yè)提供了新的可持續(xù)解決方案，以滿足全球?qū)ΦY源日益增長的需求。
上述研究成果近期發(fā)表在國際期刊(Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects)上，中國科學院新疆理化技術(shù)研究所梁存光和艾克熱木·牙生為共同第一作者，李慧和馬鵬程為共同通訊作者。該工作得到新疆重點研發(fā)任務專項和新疆“天山英才”培養(yǎng)計劃科技創(chuàng)新領軍人才項目資助。
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