東北地理所在太陽能驅動含鹽廢水凈化研究方面獲進展

含鹽廢水的深度處理是污水處理領域的挑戰之一。現有技術通常難以實現較好的處理效果或能耗較多。太陽能水蒸發是環境友好的海水淡化/廢水凈化方法。利用太陽輻射為水蒸發提供動力，可實現高濃度含鹽廢水的徹底凈化。水凝膠蒸發器提高了蒸發速率，并引起了關注。然而，單一策略設計的蒸發器，其蒸發速率較低和去污性能有限，限制了它們的應用。

中國科學院東北地理與農業生態研究所水環境污染與防治研究團隊通過多策略耦合，開發了基于超親水互連多孔水凝膠（SIPH）的太陽能蒸發器。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）交聯形成的混合聚合物網絡中合成，制備出SIPH。研究發現，SIPH中的超親水互連多孔結構促進了水傳輸并增強了光吸收。該工作利用-NH2調節聚合物網絡-水的相互作用產生了高比例的活性水，將蒸發焓降低到純水的三分之一。此外，混合聚合物網絡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。基于這種多策略耦合設計，SIPH在模擬陽光下實現了4.80kgm-2h-1的高蒸發率和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現，基于SIPH的太陽能水凈化技術對于海水主要離子去除率均超過99.996%，對工業廢水中6種高濃度金屬離子去除率均達到99.999%，凈化后蘇打鹽堿水中的主要陰離子濃度低于規定的飲用水標準限值。此外，SIPH在不同水質中均保持了穩定的蒸發速率和優異的抗污染性能。

相關研究成果發表在《今日納米》（Nano Today）上。研究工作得到中國科學院等的支持。

來源：東北地理與農業生態研究所
作者：