深圳先進(jìn)院開發(fā)出太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的玄武巖纖維海水淡化膜
近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒研究員課題組在玄武巖纖維光熱海水淡化以及水凈化應(yīng)用領(lǐng)域取得新突破。相關(guān)工作A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification（一種用于水處理的通用的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的光熱膜）發(fā)表于環(huán)境工程、化學(xué)工程領(lǐng)域的權(quán)威期刊Separation and Purification Technology（DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117952）。論文共同第一作者是課題組博士后萬(wàn)鵬和顧曉濱，通訊作者是喻學(xué)鋒研究員。
水資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，然而，由于廣泛的工業(yè)化和人口增長(zhǎng)，水資源受到污染變得稀缺，在各種水處理技術(shù)中，膜處理技術(shù)具有不產(chǎn)生健康危險(xiǎn)、不需要助濾劑、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的膜分離過(guò)程需要壓力驅(qū)動(dòng)，因此能耗較大。近年來(lái)，利用太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)為水處理提供了新的思路。理想的光熱膜材料應(yīng)具有優(yōu)異的光熱性能、柔韌性、穩(wěn)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，大多數(shù)材料穩(wěn)定性不足、材料價(jià)格昂貴、并且光熱膜的制造工藝復(fù)雜，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重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(yīng)用。
近日，喻學(xué)鋒研究員課題組以天然玄武巖為原料設(shè)計(jì)并制備了一種便宜、穩(wěn)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（UV）和近紅外（NIR）范圍內(nèi)均顯示出廣泛的吸收性，并具有出色的光熱性能以及在不同條件下可以穩(wěn)定運(yùn)行。此外，玄武巖纖維光熱膜在有機(jī)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(xiàn)了出色的蒸發(fā)和分離性能，玄武巖纖維光熱膜在一個(gè)太陽(yáng)光照射下的水蒸發(fā)效率可以達(dá)到1.50 kg.m-2.h-1，并且組裝的太陽(yáng)光蒸發(fā)系統(tǒng)可以連續(xù)有效地進(jìn)行海水淡化。
此研究結(jié)果表明玄武巖纖維光熱膜在海水淡化以及水凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如有機(jī)溶劑脫色、油水乳液脫油、高鹽海水脫鹽等，大大拓展了目前玄武巖纖維以及光熱轉(zhuǎn)化材料在水處理方面的應(yīng)用領(lǐng)域。
以上研究工作得到了廣東省特支計(jì)劃、深圳市知識(shí)創(chuàng)新計(jì)劃基礎(chǔ)研究、廣東省引進(jìn)領(lǐng)軍人才等項(xiàng)目的資助。
玄武巖纖維光熱膜海水淡化示意圖
