含鹽廢水的深度處理是污水處理領(lǐng)域的挑戰(zhàn)之一。現(xiàn)有技術(shù)通常難以實現(xiàn)較好的處理效果或能耗較多。太陽能水蒸發(fā)是環(huán)境友好的海水淡化/廢水凈化方法。利用太陽輻射為水蒸發(fā)提供動力，可實現(xiàn)高濃度含鹽廢水的徹底凈化。水凝膠蒸發(fā)器提高了蒸發(fā)速率，并引起了關(guān)注。然而，單一策略設(shè)計的蒸發(fā)器，其蒸發(fā)速率較低和去污性能有限，限制了它們的應(yīng)用。
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境污染與防治研究團隊通過多策略耦合，開發(fā)了基于超親水互連多孔水凝膠（SIPH）的太陽能蒸發(fā)器。該研究采用原位共凝膠法，將氧化碳納米管（CNTs）作為太陽能吸收劑，摻雜到由聚乙烯醇（PVA）和殼聚糖（CS）交聯(lián)形成的混合聚合物網(wǎng)絡(luò)中合成，制備出SIPH。研究發(fā)現(xiàn)，SIPH中的超親水互連多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)了水傳輸并增強了光吸收。該工作利用-NH2調(diào)節(jié)聚合物網(wǎng)絡(luò)-水的相互作用產(chǎn)生了高比例的活性水，將蒸發(fā)焓降低到純水的三分之一。此外，混合聚合物網(wǎng)絡(luò)降低了蒸汽生成過程中水的對流熱損失，賦予了SIPH良好的熱定位效應(yīng)。基于這種多策略耦合設(shè)計，SIPH在模擬陽光下實現(xiàn)了4.80kgm-2h-1的高蒸發(fā)率和95.0%的能源效率。在凈化效能方面，該研究通過對收集的冷凝水分析發(fā)現(xiàn)，基于SIPH的太陽能水凈化技術(shù)對于海水主要離子去除率均超過99.996%，對工業(yè)廢水中6種高濃度金屬離子去除率均達(dá)到99.999%，凈化后蘇打鹽堿水中的主要陰離子濃度低于規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值。此外，SIPH在不同水質(zhì)中均保持了穩(wěn)定的蒸發(fā)速率和優(yōu)異的抗污染性能。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《今日納米》（Nano Today）上。研究工作得到中國科學(xué)院等的支持。
來源：東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
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