太陽(yáng)光驅動(dòng)的玄武巖纖維海水淡化膜

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組在玄武巖纖維光熱海水淡化以及水凈化應用領(lǐng)域取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification為題，發(fā)表在Separation and Purification Technology（DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117952）上。
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水資源是人類(lèi)生存的基礎，但是廣泛的工業(yè)化和人口增長(cháng)使水資源受到污染而變得稀缺。在水處理技術(shù)中，膜處理技術(shù)因具有不產(chǎn)生健康危險、不需要助濾劑以及使用靈活等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用。然而，傳統的膜分離過(guò)程需要壓力驅動(dòng)，能耗較大。近年來(lái)，利用太陽(yáng)光驅動(dòng)水蒸發(fā)相關(guān)技術(shù)的出現為水處理提供新思路。理想的光熱膜材料應具有較好的光熱性能、柔韌性和穩定性，制備簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉。但是，由于化學(xué)或物理性質(zhì)的限制，較多材料穩定性不足、材料價(jià)格昂貴，且光熱膜的制造工藝復雜，限制了光熱材料在太陽(yáng)能光熱海水淡化以及水凈化領(lǐng)域的應用。該研究以天然玄武巖為原料設計并制備出一種較為便宜、穩定且耐腐蝕的玄武巖纖維光熱膜，用于光熱海水淡化以及水凈化領(lǐng)域。此光熱膜在紫外線(xiàn)（UV）和近紅外（NIR）范圍內均顯示出廣泛的吸收性，具有較好的光熱性能，并可在不同條件下穩定運行。同時(shí)，玄武巖纖維光熱膜在有機染料溶液（去除率99%）、油水混合物（去除率99%）和海水淡化（去除率99%）中體現出較優(yōu)的蒸發(fā)和分離性能，玄武巖纖維光熱膜在太陽(yáng)光照射下的水蒸發(fā)效率可達1.50 kg.m-2.h-1，并且組裝的太陽(yáng)光蒸發(fā)系統可連續有效地進(jìn)行海水淡化。研究表明，玄武巖纖維光熱膜在海水淡化以及水凈化領(lǐng)域具有應用前景，如有機溶劑脫色、油水乳液脫油、高鹽海水脫鹽等，拓展了目前玄武巖纖維以及光熱轉化材料在水處理方面的應用領(lǐng)域。
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玄武巖纖維光熱膜海水淡化示意圖

論文共同第一作者是深圳先進(jìn)院博士后萬(wàn)鵬和顧曉濱，論文通訊作者是喻學(xué)鋒。研究工作得到廣東省培養高層次人才特殊支持計劃、深圳市知識創(chuàng )新計劃基礎研究、廣東省引進(jìn)領(lǐng)軍人才項目等的資助。
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