長安大學白波教授團隊 CEJ：一種基于唐南效應的聚電解質水凝膠涂層絲瓜絡海綿蒸發器-用于高濃度鹽水淡化
2023-03-11 來源：高分子科技
界面蒸發太陽能海水淡化對于緩解全球淡水危機來說是一種很有前景的低成本方式。由于產生清潔淡水的巨大潛力，太陽能驅動的界面脫鹽(SDID)作為一種碳足跡最小的水處理方法正在蓬勃發展。然而，在海水淡化過程中，鹽的積聚會阻塞蒸發通道，使蒸發速率嚴重下降。在追求理想蒸發性能的同時，蒸發器能夠在較高濃度鹽水蒸發中保持耐鹽性能也備受關注。
圖1 受紅樹林拒鹽機制啟發的PAAS-CLF蒸發器靈感來源
圖2 PAAS-CLF蒸發器的制備工藝
圖3 PAAS-CLF蒸發器的界面太陽能蒸發性能
研究發現PAAS-CLF具備良好的吸光性能、優異的水運輸能力和理想的蒸發性能。通過DSC和Roman光譜表征進一步研究了蒸發器中自由水(FW)、中間水(IW)和結合水（BW）中氫鍵的狀態，表明聚電解質水凝膠的網絡結構還可有效降低蒸發焓，提高蒸發速率。除此之外，還探究了聚電解質水凝膠濃度、凝膠涂層厚度、蒸發器孔隙度演變情況等對PAAS-CLF蒸發性能的影響。
圖4 PAAS-CL蒸發器的耐鹽性能
圖5 PAAS-CLF蒸發器基于多南效應的太陽能海水淡化機理
此外，還進行了PAAS-CLF蒸發器在高濃度鹽水中耐鹽性能的探究。為了闡明Donnan效應對鹽離子排斥的機制，研究還建立了蒸發器表面鹽離子濃度與供水層中鹽離子濃度的函數關系，并證明了聚電解質水凝膠具有耐鹽性能的原因是由于多孔結構中被限制的Na+（反離子）具有的電勢誘發了Donnan效應。因此，進入到供水層中的鹽離子數量可通過Na+（反離子）的濃度來調控。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142265
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