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深圳先进院开发出太阳光驱动的玄武岩纤维海水淡化膜
中国科学院深圳先进院 杨蕾 / 时间:2020-11-18 22:42:48

中国科学院深圳先进技术研究院11月3日讯:近日,喻学锋研究员课题组在玄武岩纤维光热海水淡化以及水净化应用领域取得新突破。相关工作A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification(一种用于水处理的通用的太阳能驱动的光热膜)发表于环境工程、化学工程领域的权威期刊Separation and Purification Technology(DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117952)。论文共同第一作者是课题组博士后万鹏和顾晓滨,通讯作者是喻学锋研究员。 

水资源是人类赖以生存的基础,然而,由于广泛的工业化和人口增长,水资源受到污染变得稀缺,在各种水处理技术中,膜处理技术具有不产生健康危险、不需要助滤剂、使用灵活等优点,因而被广泛应用。然而,传统的膜分离过程需要压力驱动,因此能耗较大。近年来,利用太阳光驱动水蒸发相关技术的出现为水处理提供了新的思路。理想的光热膜材料应具有优异的光热性能、柔韧性、稳定性,制备简单且价格低廉。但是,由于化学或物理性质的限制,大多数材料稳定性不足、材料价格昂贵、并且光热膜的制造工艺复杂,这些缺点严重限制了光热材料在太阳能光热海水淡化以及水净化领域的应用。 

近日,喻学锋研究员课题组以天然玄武岩为原料设计并制备了一种便宜、稳定且耐腐蚀的玄武岩纤维光热膜,用于光热海水淡化以及水净化领域。此光热膜在紫外线(UV)和近红外(NIR)范围内均显示出广泛的吸收性,并具有出色的光热性能以及在不同条件下可以稳定运行。此外,玄武岩纤维光热膜在有机染料溶液(去除率99%)、油水混合物(去除率99%)和海水淡化(去除率99%)中体现了出色的蒸发和分离性能,玄武岩纤维光热膜在一个太阳光照射下的水蒸发效率可以达到1.50 kg.m-2.h-1,并且组装的太阳光蒸发系统可以连续有效地进行海水淡化。 

此研究结果表明玄武岩纤维光热膜在海水淡化以及水净化领域具有广阔的应用前景,如有机溶剂脱色、油水乳液脱油、高盐海水脱盐等,大大拓展了目前玄武岩纤维以及光热转化材料在水处理方面的应用领域。 

以上研究工作得到了广东省特支计划、深圳市知识创新计划基础研究、广东省引进领军人才等项目的资助。 

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玄武岩纤维光热膜海水淡化示意图