本期分享發(fā)表在Journal of Environmental Chemical Engineering雜志上題目為“Clay/carbon composite aerogels for effective solar-driven water desalination and treatment”的研究文章。
Part 1 文章簡介
太陽能驅(qū)動的界面蒸發(fā) (SDIE) 正成為一種有前途的途徑，通過利用可再生太陽能進(jìn)行海水淡化和廢水處理來緩解全球淡水危機(jī)。然而，蒸發(fā)器成本高、蒸發(fā)性能有限且制備復(fù)雜，限制了 SDIE 技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在這里，我們設(shè)計并制造了粘土/碳復(fù)合氣凝膠，它們可與各種碳基光熱材料（包括多壁碳納米管 (MWCNT)、炭黑、石墨和石墨烯）輕松兼容，以實(shí)現(xiàn)有效的 SDIE。粘土作為氣凝膠的結(jié)構(gòu)框架和光熱材料的分散劑。黑色碳基光熱材料提高了氣凝膠的太陽吸收性能。所有獲得的粘土/碳復(fù)合氣凝膠都表現(xiàn)出多孔整體結(jié)構(gòu)、良好的親水性、高太陽光吸收率和出色的機(jī)械強(qiáng)度。在粘土/碳復(fù)合氣凝膠存在下，水的蒸發(fā)焓顯著降低。在1.0太陽輻射下，粘土/MWCNT復(fù)合氣凝膠在3.5wt％鹽水中表現(xiàn)出2.53kgm?2h?1的高蒸發(fā)速率和96.7％的光熱轉(zhuǎn)換效率。粘土/MWCNT復(fù)合氣凝膠在不同環(huán)境和十個蒸發(fā)循環(huán)中也保持了高蒸發(fā)性能。此外，粘土/MWCNT復(fù)合氣凝膠對海水和染料廢水表現(xiàn)出優(yōu)異的凈化性能。SDIE使用粘土/MWCNT復(fù)合氣凝膠生產(chǎn)的凈化水符合世界衛(wèi)生組織的飲用標(biāo)準(zhǔn)。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高效、低成本的太陽能驅(qū)動蒸發(fā)器提供了一種有前途的策略，廣泛應(yīng)用于海水淡化和廢水處理。
? Part 2 主要圖表
圖1是MWCNT 在海泡石懸浮液中分散及 VSC 氣凝膠制造過程的示意圖。
圖2是（a）海泡石/MWCNTs 分散體儲存不同時間的數(shù)碼照片，（b）VSC-0 和（c）VSC-17。（d）海泡石/MWCNTs 薄膜的 SEM 圖像，（e）VSC-0 和（f）VSC-17。（g）太陽輻射光譜和 VSC 的吸收光譜。（h）VSC-17、MWCNT、蛭石和海泡石的 XRD 圖案和（i）FT-IR 光譜。
圖3是(a) 1.0 太陽輻射下干燥狀態(tài)下 VSC 的表面溫度曲線和 (b) 紅外圖像。 (c) 1.0 太陽輻射下水質(zhì)量變化和 (d) 本體水的蒸發(fā)速率以及存在 VSC 的情況。 (e) SDIE 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。 (f) 光熱蒸發(fā)前 30 分鐘內(nèi) VSC-17 和本體水的紅外圖像。
圖4是（a）VSC-3中水的拉伸振動的拉曼光譜和高斯擬合峰。（b）粘土/MWCNT復(fù)合氣凝膠中的IW/FW和（c）水蒸發(fā)焓。
圖5是（a）不同太陽輻射下 VSC-17 蒸發(fā)器的水質(zhì)量變化和（b）蒸發(fā)速率。（c）1.0 太陽輻射下不同對流條件下 VSC-17 蒸發(fā)器的水質(zhì)量變化和（d）蒸發(fā)速率。（e）2023 年 9 月 17 日 9:00-17:00 中國大連室外溫度和太陽強(qiáng)度。（f）VSC-17 海水淡化裝置室外水質(zhì)量變化和數(shù)字圖像（插圖）。
圖6是SDIE淡化前后實(shí)際海水中四種主要離子的濃度（a）和離子排斥率（b）。
圖7是(a) SDIE 使用 VCS-17 蒸發(fā)器凈化廢水的過程。(b) MB 溶液和 (c) MO 溶液在 1.0 太陽光下經(jīng) VSC-17 凈化前后的紫外可見光譜和數(shù)字圖像（插圖）。
圖8是（a）1.0 個太陽輻射下，VSC-17 蒸發(fā)器處理不同濃度 NaCl 溶液時的水質(zhì)量變化和（b）蒸發(fā)速率。 （c）1.0 個太陽輻射下 VSC-17 在 10 個循環(huán)中的水質(zhì)量變化。
圖9是VSGT-17、VSGN-17 和 VSCB-17 的 (a) 表面溫度曲線、(b) 太陽輻射光譜和吸收光譜、(c) 蒸發(fā)率和 (d) 成本效益。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.116457
引用：Liu, Huiquan, et al. "Clay/carbon composite aerogels for effective solar-driven water desalination and treatment." Journal of Environmental Chemical Engineering (2025): 116457.
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