王镇玉,方伟,赵雷,陈辉,王大珩,何漩,杜星,李薇馨
WANG Zhenyu,FANG Wei, ZHAO
Lei , CHEN Hui,WANG Daheng, HE Xuan,DU Xing, LI
Weixin
摘要: 利用太阳能驱动的光热蒸发器进行海水淡化和污水处理是缓解水资源短缺的有效途径之一,但也存在盐分和污染物在蒸发器中大量沉积的问题,影响器件的循环蒸发性能。本文采用简单的聚氨酯发泡和表面浸渍处理技术制备了可用于高效太阳能海水淡化和污水提纯的3D Janus结构蒸发器,可在保证高效水蒸发的同时有效避免蒸发器的污染沉积问题。首先,采用聚氨酯复合碳化稻壳粉末制备了具有三维多孔结构的泡沫基体,聚氨酯骨架赋予泡沫体具有高的强度和韧性,碳化稻壳的引入也使基体具有良好的光吸收性能和亲水性;进而,在泡沫基体上层修饰疏水性聚吡咯构建上层疏水/下层亲水的不对称润湿性Janus结构蒸发器,这种结构在保证下层充分水传输的同时,限制了盐分和污染物在蒸发器表面的积累,表现出良好的光热水蒸发性能和优异的抗污染沉积性能,其在1 kW m-2的太阳光照射下具有1.33 kg m-2 h-1的最优盐水蒸发效率和1.29 kg m-2 h-1的污水蒸发效率,且展现出良好的可循环性能。此外,有机聚氨酯网络的引入还使复合蒸发器具备优异的结构稳定性,可任意制作、裁剪成各种尺寸和形态,具备大规模应用潜力。
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