中美科學家利用具有多級納米結(jié)構(gòu)的水凝膠材料在1個標準太陽光（1kWm-2）下實現(xiàn)了高效、快速的水蒸發(fā)及鹽水分離
在這一天，太陽在天空中，上帝像雨一樣冒汗。但是水囊已經(jīng)是空的了，而且底部的水太咸了，根本不能喝。我剛要暈倒，西北方向突然開始發(fā)光，一個留著長長的白胡子的老人慢慢地走著。猴子說:猴子，撿起財寶!說完，一個織錦被從袍子里射出來，落在了猴子的手里�？吹胶镒拥拿曰�，老人解釋說:看盒子，方形，黑色像墨跡。把它放在海面上，讓陽光照進來，看到白色的霧升起來，用毛皮撿起來。這樣，它就可以被稱為苦海。猴子很驚訝，問:這是什么浪費?老人笑著回答說:“這類廢物有很多，有些是細小的顆粒，有些是精細的結(jié)構(gòu)，是陽光直射下最寶貴的太陽，攪動著白色的霧工業(yè)純水設備�！痹谀愕氖种�，老人穿越了時間的海洋，從未來未知的地方得到它的人叫它大海抓住它并使用它。然后老人消失了，他想:“在海里拍一張?zhí)柕恼掌�。”就是這樣。一張大海的照片水處理設備。
直到最近,美國德克薩斯大學奧斯丁分校于桂花教授領導的研究小組與科羅拉多大學博爾德分校容桂楊教授,北京理工大學教授QuLiang身體合作,使用多級納米結(jié)構(gòu)的水凝膠材料規(guī)范陽光(1 KWM - 2實現(xiàn)高效、快速的分離水蒸發(fā)和鹽水,人們意識到仙女變成了一片水凝膠把握”的相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《NaturNanotechnolog最近,論文的第一作者Zerof博士。
多級納米結(jié)構(gòu)水凝膠是由聚乙烯醇(PVA)和聚吡咯(polypyrrole)組成的水處理設備。其中，聚乙烯醇分子鏈連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成凝膠骨架。微孔結(jié)構(gòu)是由凍融循環(huán)引起的物理交聯(lián)效應進一步形成的。同時，聚吡咯分子在聚乙烯醇的物理交聯(lián)中起著模板作用。因此，不同于純聚乙烯醇凝膠，這種復合凝膠形成了更大的通道。這三階段的多孔結(jié)構(gòu)有利于水的蒸發(fā)。
此外，聚乙烯醇分子的分子網(wǎng)絡可以將水分子限制在分子網(wǎng)格上，防止水對流造成的熱量損失。微孔結(jié)構(gòu)在膠體中廣泛使用，保證了水的均勻分布。內(nèi)部大尺寸通道可以利用毛細管效應有效地將水從底水轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)表面，從而實現(xiàn)連續(xù)水蒸發(fā)。
特別是，研究人員發(fā)現(xiàn)具有特定聚合物/水比的水凝膠能夠加速水的蒸發(fā)。進一步的研究表明，這種促進來自親水分子鏈和水分子之間的相互作用。這種相互作用能有效降低水的焓，提高蒸發(fā)率。這是水從液體到氣體所需要的能量工業(yè)純水設備。
圖2:基于多級納米結(jié)構(gòu)水凝膠的陽光海水淡化效果。
通過調(diào)整交聯(lián)度，這種復合水凝膠能夠在正常太陽照射下達到約3.2 KGM -2h-1的水蒸發(fā)。相應的太陽能效率可達94%。另一方面，這種凝膠可以直接用于太陽能海水淡化。在水分蒸發(fā)率基本不變的條件下，水分含量可以顯著降低實驗室純水設備。
世界最具代表性的鹽度,例如(包括最低的鹽度在波羅的海,占據(jù)最大面積的大海,和高鹽度的死海)基于凝膠水蒸發(fā)過程可以減少水的鹽度為3到4個數(shù)量級,海水淡化或超過世界衛(wèi)生組織和美國國家環(huán)保局規(guī)定的海水淡化。進一步的耐久性試驗也消除了對水凝膠太陽能海水淡化的穩(wěn)定性的擔憂。這種快速有效的脫鹽過程可以維持很長時間。
圖3:基于多級納米結(jié)構(gòu)水凝膠的太陽能海水淡化系統(tǒng)模型。
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