【科技金融時(shí)報(bào)】寧波材料所研發(fā)成功應(yīng)用于海水淡化的高分子復(fù)合材料每平方米光熱布可純化5.39公斤海水
文章來源:寧波材料技術(shù)與工程研究所 | 發(fā)布時(shí)間:2019-09-06 | 【打印】 【關(guān)閉】
目前,對(duì)海水進(jìn)行淡化是解決沿海地區(qū)水資源短缺問題的重要途徑。但由于海水淡化多采用反滲透膜法、太陽能電池板海水淡化等方法,需集中建設(shè)較多大型凈水設(shè)備,成本高昂的同時(shí)耗能較大,在一些能源短缺的沿海地區(qū)通常難以實(shí)現(xiàn)。
如何實(shí)現(xiàn)高效利用太陽光,使其在低于沸點(diǎn)溫度的情況下產(chǎn)生蒸汽來實(shí)現(xiàn)海水純化正逐漸成為許多科研人員的攻堅(jiān)課題。近年來,中科院寧波材料所研究員陳濤團(tuán)隊(duì)通過界面毛細(xì)力轉(zhuǎn)移的方法,在水空界面上將碳納米管薄膜和商業(yè)用打印紙?jiān)粡?fù)合,構(gòu)建出一種柔性、可剪裁且可圖案化的非對(duì)稱碳納米管復(fù)合紙。該材料可將太陽光直接轉(zhuǎn)化為熱量,進(jìn)而將海水高效的轉(zhuǎn)換為水蒸氣,最后通過冷凝獲得純化水。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹,當(dāng)處于一個(gè)不受限的系統(tǒng)中時(shí),平面結(jié)構(gòu)有時(shí)比立體結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢(shì)。但在受限的系統(tǒng)中,平面結(jié)構(gòu)普遍存在立體空間利用效率低的問題。為解決上述問題,研究團(tuán)隊(duì)將這種圖案化的非對(duì)稱碳紙組合成立體樹形結(jié)構(gòu)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種立體樹形結(jié)構(gòu)的光熱蒸發(fā)器相比平面結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的光熱水蒸發(fā)能力,實(shí)驗(yàn)室條件下海水純化能力最高能到達(dá)2.38kg/m2/h。
不久之前,基于以上界面光熱蒸發(fā)理論,研究團(tuán)隊(duì)制備得到了一種低價(jià)、大面積且具有機(jī)械穩(wěn)定性、可洗滌和可縫制的聚吡咯光熱布。此光熱織物采用全濕法制備技術(shù),具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛力,且成本低至2美元/m2左右。據(jù)了解,在多云天氣下的7小時(shí)內(nèi),每平方米該三維結(jié)構(gòu)的光熱布能夠純化約5.39kg海水,且可直接達(dá)到WHO飲用標(biāo)準(zhǔn)(各種鹽離子去除率保持在99%以上),能夠滿足成年人一天的飲水需求。此外,該光熱蒸發(fā)器還具備很強(qiáng)的排鹽性能,能夠在夜間將白天積聚的鹽通過光熱織物中豐富的毛細(xì)通道將鹽顆粒重新帶回到水相中,從而保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用。甚至還可以從固體基質(zhì)(沙子等)中提純海水或其他不可飲用的水,該特性也顯示出該材料在極端環(huán)境下的廣闊應(yīng)用前景?! ?/font>
(原文發(fā)布于2019年9月6日《科技金融時(shí)報(bào)》,記者付曦地 通訊員高曉靜)