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德克薩斯大學余桂華/趙飛《先進材料》水凝膠太陽能廢水處理器
2020-12-15      公司綜合辦公室


德克薩斯大學余桂華/趙飛《先進材料》水凝膠太陽能廢水處理器
水凝膠微信公眾號 / 時間:2020-11-18  

新材料在線11月18日訊:陽光是最豐富而又分散的能源,是管理未來能源需求的有希望的替代傳統化石燃料資源的方法。有效收集和轉換太陽輻射對于發展太陽能技術至關重要。到目前為止,太陽能已被轉換為電能,熱能和化學能,用于各種應用,例如光伏,光催化,和太陽能技術。太陽能與水的能源聯系為清潔能源生產和環境修復提供了見識。例如,對水性電解質的研究以高效率和長期穩定性推動了太陽能電池的環境可持續性。基于半導體材料的光催化工藝能夠修復廢水和氣態廢水。

除了對與材料如何改變水分子的汽化行為有關的水科學的見識之外,最近還開發了基于水凝膠的材料,它可以減少蒸汽產生的能量需求。這樣的創新克服了水蒸發消耗大量能量與自然陽光輸入的相對較弱的能量之間的不匹配。水分子可以被聚合物鏈上的親水基團捕獲為結合水,從而形成水合的聚合物網絡。關鍵是使用親水性聚合物來生成結合水和中間水,其中中間水(作為活化水)可以比散裝水以更少的能量蒸發。基于水凝膠的蒸發器與精選的太陽能吸收器和為界面蒸發設計的結構相結合,可實現高效的太陽蒸氣的產生(SVG),在太陽能驅動的水凈化中顯示出巨大的潛力。但是,基于水凝膠的太陽能蒸發器的一個基本挑戰是,聚合物鏈中的親水基團作為水活化必不可少的功能性成分,會導致水凝膠中水含量高,熱量分散并降低整體效率。

科研摘要

太陽能驅動的界面蒸發為可持續的淡水生產提供了一種有希望的方法。但是,蒸氣產生的高能耗從根本上限制了太陽能驅動廢水處理的實用性。11月,德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華/趙飛教授團隊此處報道了一種控制水凝膠中聚合物網絡水合作用的簡便策略,其中高度骨架化的聚合物網絡可將用作骨架的致密交聯聚合物功能化。聚合物鏈的水合作用會產生大量弱結合的水分子,從而促進水的蒸發。因此,基于水凝膠的太陽能蒸發器可以利用具有長期耐用性和穩定性的太陽能從各種污染物(如鹽,清潔劑和重金屬成分)中提取水。這項工作展示了一種在分子水平上調節水與材料之間相互作用的有效方法,以及一種針對含有復雜污染物的廢水的節能水處理技術。相關論文Topology‐Controlled Hydration of Polymer Network in Hydrogels for Solar‐Driven Wastewater Treatment發表在德國Wiley《Advanced Materials》上。

     摘自:中國膜工業協會  http://www.membranes.com.cn/xingyedongtai/kejidongtai/2020-11-18/39563.html

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