【儀表網 研發快訊】面對淡水資源短缺的全球性危機，亟需開發新的脫鹽技術，以期從海水或者苦咸水中獲得安全、清潔的飲用水。目前，已有多種脫鹽法被成功應用于實際生產中，例如微濾、超濾、反滲透等。這些方法通過不同機制去除海水中的鹽分和其他雜質，為緩解淡水短缺做出了貢獻。然而，上述技術在能耗和環境影響方面仍存在一定的局限性。為了尋求更為可持續的解決方案，利用太陽能的海水淡化技術應運而生。這種技術通過太陽能光熱轉換，將海水轉化為蒸汽，進而獲得淡水，具有低能耗和環境友好特性，因此受到廣泛關注。
近期，中國科學院新疆理化技術研究所分離材料與技術團隊研究人員設計了一種具有三維拱形結構的玄武巖纖維基高效海水淡化蒸發器。在材料方面，通過聚吡咯改性玄武巖纖維表面，極大地提高了纖維表面的光捕獲能力，從而促進海水高效蒸發。在結構方面，玄武巖纖維之間能夠形成獨特的3D互聯水運通道，使蒸發材料具有良好的毛細管作用，確保了海水淡化過程中充足的水供應，并促進了太陽能蒸發器的自清潔能力。同時，蒸發器的三維拱形結構極大地增強了水分輸送能力，抑制了熱傳導損失，在一個標準太陽光照射下的蒸發率高達3.61?kg/m2/h，遠高于二維蒸發器的蒸發率 (1.68 kg/m2/h)。該蒸發器在長期室外蒸發實驗中仍然表現良好，日供水量可達18.80 kg/m2。此外，蒸發器還表現出優異的耐海水腐蝕和抗鹽污堵能力。進一步采用模擬計算的方法，利用馬蘭戈尼效應(Marangoni效應)解釋了蒸發器的自清潔原理：熱驅動的馬蘭戈尼流加速了材料內部水循環，避免了鹽離子在蒸發界面的沉積。總之，本文提出的3D太陽能蒸發器這一設計理念使得高效太陽能海水淡化成為可能，同時有效避免了鹽堵塞的困擾，該技術為海水淡化行業提供了新的可持續解決方案，以滿足全球對淡水資源日益增長的需求。
上述研究成果近期發表在國際期刊(Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects)上，中國科學院新疆理化技術研究所梁存光和艾克熱木·牙生為共同第一作者，李慧和馬鵬程為共同通訊作者。該工作得到新疆重點研發任務專項和新疆“天山英才”培養計劃科技創新領軍人才項目資助。
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