Ua ib txoj hauv kev siv cov peev txheej dej kom ruaj khov, kev siv lub hnub ci los ntxuav dej ntsev muaj peev xwm zoo heev hauv kev daws teeb meem ntawm cov peev txheej dej tshiab tsis txaus thiab txo qhov tsis txaus dej. Txawm li cas los xij, cov thev naus laus zis ntxuav dej hiav txwv ib txwm muaj teeb meem xws li kev siv hluav taws xob ntau, cov khoom siv nyuaj, thiab tus nqi siab.
Nyob rau xyoo tas los no, cov txheej txheem tshiab desalination txheej txheem raws li nanomaterials tau maj mam nyiam cov kws tshawb fawb. Graphene oxide txo graphene, ua ib yam khoom siv ob-seem tshiab, tau qhia txog lub peev xwm tseem ceeb hauv kev desalination hnub ci.
Piv nrog cov ntaub ntawv txheej txheem desalination ib txwm muaj, rGO muaj qhov zoo ntawm kev ua tau zoo heev, thaj chaw tshwj xeeb thiab kev ruaj khov tshuaj lom neeg zoo, thiab xav tias yuav txhim kho kev ua haujlwm desalination thiab txo kev siv hluav taws xob.
Txawm li cas los xij, rGO nws tus kheej muaj teeb meem ntawm kev sib sau ua ke thiab kev tso tawm, uas txo nws cov haujlwm thiab kev ruaj khov. Yog li ntawd, kev kho rGO ntawm cov ntaub ntawv ua npuas ncauj los ua cov melamine ua npuas ncauj / rGO composite txheej tau dhau los ua txoj hauv kev zoo los txhim kho kev ua haujlwm desalination thiab kev ruaj khov.
Los ntawm kev hloov kho qhov chaw thiab ua kom cov khoom siv ua npuas ncauj muaj zog, peb tau kho rGO rau ntawm qhov chaw ua npuas ncauj kom nws thaj chaw sib cuag nrog cov ntsev ions hauv dej ntau ntxiv. Tib lub sijhawm, cov qauv thiab tuab ntawm rGO txheej raug tswj kom ua kom zoo dua qhov ua haujlwm ntawm kev tshem dej ntsev thiab kev ruaj khov.
Yuav kom nkag siab tob txog cov txheej txheem desalination, peb kuj tau npaj cov ua npuas ncauj graphene oxide (rGO) txo qis. Graphene trioxide-coated melamine ua npuas ncauj muaj cov qauv me me thiab hydrophilicity, uas ua rau nws muaj qhov ntub dej zoo thiab tuaj yeem nyiam dej rau thaj chaw evaporation, ua rau dej rov ua dua sai sai thaum tsis txhob muaj ntsev nag.
Lub tshuab ua kom cov dej noo ntawm cov graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj tuaj yeem ua tiav qhov ua tau zoo ntawm 89.6% nyob rau hauv 1kW m−2 roj hnub ci. Lub tshuab ua kom cov dej noo ntawm cov interfacial no muaj kev hloov pauv ntawm lub hnub ci mus rau cua sov siab thiab ruaj khov mus sij hawm ntev, qhia txog peev xwm rau kev ua kom dej hiav txwv tsis muaj ntsev.
Tam sim no, kev kub ntxhov thoob ntiaj teb thiab kev tsis txaus dej tau dhau los ua kev hem thawj loj rau kev txhim kho kom ruaj khov ntawm tib neeg lub neej. Txhawm rau kom tau raws li qhov kev thov hluav taws xob uas nce ntxiv, kev tsim ntau yam kev hloov pauv hluav taws xob thiab kev lim dej ua haujlwm tau txais kev saib xyuas ntau ntxiv.
Kev siv tshuab ua kom lub cev muaj zog los ntawm lub hnub ci
Raws li lub zog tshiab uas muaj peev xwm ua tau ntau yam, lub zog hnub ci yog vim nws muaj peev xwm loj heev, siv tau ntau yam, huv si, thiab muaj peev xwm hloov tau ntau yam haujlwm. Nws tau qhia txog lub peev xwm los hloov cov roj fossil uas cov roj fossil khaws cia.
Ntxiv rau kev siv tshuab photovoltaic hnub ci ncaj qha tsim hluav taws xob, kev siv tshuab hloov hluav taws xob hnub ci-thermal kuj tseem nqus tau lub zog hnub ci thiab hloov nws mus ua lub zog thermal, uas suav tias yog ib txoj hauv kev yooj yim thiab zoo los siv lub zog hnub ci.
Lub zog cua sov uas hloov los ntawm lub zog hnub ci tuaj yeem tsav cov txheej txheem kev lag luam tseem ceeb xws li chaw tsim hluav taws xob cua sov los ntawm lub hnub ci, kev lim dej ntsev los ntawm lub hnub ci, kev tua kab mob, cov tshuab cua sov dej los ntawm lub hnub ci thiab lwm yam kev siv ntsig txog cua sov. Kev lim dej ntsev los ntawm lub hnub ci muab kev daws teeb meem zoo, tshwj xeeb tshaj yog rau cov cheeb tsam uas tsis muaj kev tsim kho vaj tse, vim tias nws tuaj yeem rho dej tshiab los ntawm dej hiav txwv yam tsis tas siv zog ntxiv.
Nyob rau xyoo tas los no, cov thev naus laus zis siv lub hnub ci los ua kom cov txheej txheem hloov pauv cua sov ntawm lub hnub ci nyob rau ntawm qhov sib txuas ntawm cov kua thiab cov pa thiab tau dhau los ua cov thev naus laus zis siv hluav taws xob hnub ci tshiab. Piv nrog rau cov cua sov ib txwm muaj, cov txheej txheem evaporation interfacial qhia tau tias muaj kev ua haujlwm evaporation zoo dua thiab teb sai dua rau thermal thiab yog lwm txoj hauv kev rau kev desalination dej hiav txwv.
Txog tam sim no, muaj ntau txoj kev tshawb fawb tau ua tiav los txhim kho kev ua haujlwm thermal ntawm cov txheej txheem evaporation interfacial. Ib qho txheej txheem evaporation interfacial uas siv lub hnub ci feem ntau muaj peb ntu tseem ceeb:
Ib lub tshuab nqus dej hnub ci uas nqus tau lub hnub ci siab thiab hloov cov hluav taws xob hnub ci mus ua lub zog cua sov tau zoo; ib lub tshuab rwb thaiv tsev uas xa cov cua sov hloov mus rau cov dej loj; thiab ib txoj kev xa dej uas rub dej los ntawm cov dej loj mus rau saum npoo ntawm lub tshuab nqus dej hnub ci tas li.
Hauv cov kev tshawb fawb yav dhau los, ntau tus kws tshawb fawb tau mob siab rau lawv tus kheej los txhim kho qhov kev hloov pauv ntawm lub hnub ci mus rau lub zog los ntawm kev tsim cov ntaub ntawv broadband thiab lub hnub ci zog, ua kom zoo dua qhov kev tsim cov kev xa dej tshiab, thiab txhim kho cov qauv rwb thaiv tsev thermal.
Txog tam sim no, cov tshuab cua sov uas siv lub hnub ci tau siv rau hauv ntau yam txheej txheem kev lag luam, xws li kev siv lub hnub ci los ua kom dej ntshiab, kev siv lub hnub ci kom tsis muaj ntsev, kev siv lub hnub ci los ua kom dej ntshiab thiab kev tsim hluav taws xob los ntawm lub hnub ci. Yuav kom ua tiav qhov kev ua haujlwm ntawm lub tshuab cua sov siab, nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum tshawb nrhiav qhov kev nqus dej dav dav thoob plaws lub hnub ci ntawm cov khoom siv nqus dej hnub ci.
Cov ntaub ntawv nqus hluav taws xob hnub ci uas tau tsim thiab tshawb nrhiav hauv cov txheej txheem evaporation interfacial uas tsav los ntawm lub hnub ci feem ntau suav nrog cov ntaub ntawv carbonaceous, cov khoom plasmonic thiab cov ntaub ntawv nqus spectrally xaiv. Ntawm lawv, cov ntaub ntawv dub thiab carbonaceous ntuj muaj peev xwm hloov pauv cua sov hnub ci thiab tsim nyog rau broadband thiab siab zog hnub ci absorbers.
Vim lawv lub zog nqus tau los ntawm lub hnub ci siab, tus nqi qis, thiab ruaj khov zoo, ntau yam khoom nqus hnub ci uas muaj cov pa roj carbon tau raug kawm, suav nrog cov raj carbon nanotubes, graphite, thiab txo cov graphene oxide. Tom qab ntau xyoo ntawm kev txhim kho, lub kaw lus hloov pauv hnub ci mus rau pa dej hauv qab hnub ci tau mus txog ntau dua 90%.
Txawm hais tias muaj kev txhim kho zoo heev hauv kev tsim cov khoom siv nqus hluav taws xob los ntawm lub hnub thiab tsim cov qauv evaporation interfacial, feem ntau cov khoom siv desalination los ntawm lub hnub tau tshaj tawm yav dhau los yog vim muaj ntsev sib sau ua ke rau saum npoo ntawm lub evaporator thaum lub sijhawm desalination. Cov ntsev sib sau ua ke thaiv kev nqus ntawm lub hnub thiab thaiv lub evaporator uas muaj qhov porous, ua rau kev hloov pauv ntawm lub hnub mus rau cua sov qis thiab kev ua haujlwm evaporation tsis zoo.
Cov txheej txheem ib txwm muaj xws li cov nthwv dej ultrasonic thiab kev nqus dej feem ntau yog siv los tshem tawm cov ntsev uas tau sau tseg, tab sis cov txheej txheem no tuaj yeem ua rau puas tsuaj rau cov qauv evaporation ntawm qhov interface.
Yuav kom txo tau qhov kev sib sau ua ke ntawm cov ntsev hauv cov txheej txheem evaporation interfacial, ntau txoj kev tshawb fawb tau tsom mus rau kev tsim cov hydrophobic evaporation. Txawm li cas los xij, cov hydrophobic evaporators txwv tsis pub cov dej ntws mus rau saum npoo, yog li txo qhov kev ua haujlwm evaporative ntawm lub kaw lus. Lwm txoj hauv kev los daws qhov teeb meem no yog siv cov hydrophilic evaporator, uas txav cov ntsev ntau dhau los ntawm saum npoo mus rau cov dej loj.
Txog niaj hnub no, ntau txoj kev tshawb fawb tau tsom mus rau kev tsim cov evaporators hydrophilic, xws li cov ntaub ntawv hydrophilic cellulose, cov ntawv hydrophilic membranes, thiab cov evaporators bio-inspired. Tab sis kev tsim kom muaj lub zog evaporation interfacial uas siv lub hnub ci mus ntev thiab ruaj khov tseem yog qhov nyuaj heev.
Hauv txoj kev tshawb fawb no, peb ua qauv qhia txog kev ua npuas dej uas tsis muaj ntsev, nqus tau lub hnub ci zoo heev thiab ua haujlwm sai sai uas txo cov graphene oxide (rGO) ua npuas dej rau kev tshem dej ntsev los ntawm lub hnub ci hauv qab lub teeb ci ntsa iab tsawg.
Hauv cov qauv tshiab uas muaj qhov ntxeem tau, ua npuas dej melamine (MF) uas muaj dej ntau tau raug xaiv los ua lub hauv paus, uas tsis yog tsuas yog nthuav dav thaj chaw rau kev nqus hnub ci xwb tab sis kuj tseem ua rau muaj ntau qhov kev tawg.
Qhov hydrophilicity thiab porosity ntawm cov graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj muab cov dej ntub thiab sib xyaw ntawm thaj chaw hloov pauv cua sov hnub ci, nrog rau kev rov ua kom dej rov qab sai, thaum zam kev sib sau ua ke ntawm cov ntsev.
Siv qhov ua tau zoo ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo qis, lub kaw lus sib txuas lus hnub ci muaj peev xwm hloov pauv hnub ci mus rau pa dej ntawm 89.6%.
Tsis tas li ntawd xwb, los ntawm kev sib xyaw ua ke cov graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj rau hauv lub zog hnub ci lag luam, peb tau tsim thiab tsim cov khoom siv dej hiav txwv interfacial uas tsav los ntawm lub hnub ci nrog lub zog hloov pauv hnub ci mus rau dej ntawm 56.4% hauv qab hnub ci. Vim yog lub hnub ci desalination, cov dej huv uas tau sau yog qhov yuav tsum tau ua kom zoo.
Nrog rau kev ua tau zoo ntawm kev ua pa thiab kev hloov pauv ntawm lub hnub ci mus rau thermal, lub kaw lus no rau kev siv lub hnub ci los ua dej hiav txwv interfacial desalination qhia txog kev siv dav dav hauv kev siv cov dej hiav txwv desalination.
Kev nthuav dav ntawm cov ntaub ntawv hloov pauv cua sov ntawm lub hnub ci desalination
Ib lub tshuab ua kom cov khoom siv melamine uas muaj graphene oxide coated txo qis. Lub tshuab ua kom cov khoom siv melamine uas muaj graphene oxide coated nyob hauv nruab nrab thiab qhwv los ntawm ib txheej polyethylene (PE) ua npuas sab nraud los tsim ib lub tshuab ua kom cov khoom siv evaporation sib xyaw ua npuas.
Cov ua npuas ncauj melamine uas muaj tellurium-reduced graphene oxide yog siv los nqus cov hluav taws xob hnub ci sai sai, hloov lub zog hnub ci mus ua cua sov, thiab tsim lub zog tsav rau kev ua kom cov dej noo sib xyaw. Ntawm qhov tod tes, cov ua npuas ncauj melamine uas muaj hydrophilic reduced graphene oxide tuaj yeem rub cov dej ntsev mus rau hauv thaj chaw ua kom cov dej noo tas li.
Cov qauv porous ntawm cov graphene trioxide-coated melamine ua npuas ncauj tso cai rau cov pa tsim tawm kom dim mus rau hauv ib puag ncig, txhawb kev ntes lub hnub ci thiab yog li ua kom muaj kev ua haujlwm ntawm kev hloov pauv hnub ci mus rau cua sov. Cov graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj txo qis yog porous thiab hydrophilic, tso cai rau nws rub dej rau hauv cov qauv evaporation piav qhia saum toj no thaum tib lub sijhawm rhuav tshem cov ntsev concentrated rov qab rau hauv dej hiav txwv.
Thaum lub sijhawm ua kom cov dej noo noo, cov ntsev ntawm cov ua npuas dej siab dua li cov dej hiav txwv hauv qab. Kev hloov pauv ntawm cov ntsev ua rau cov ntsev tawg mus rau hauv cov dej loj. Tsis tas li ntawd, cov ua npuas dej polyethylene ib puag ncig tsis tsuas yog txo cov ua npuas dej melamine uas muaj graphene oxide xwb , tab sis kuj sib sau ua ke ntawm cov dej, tiv thaiv kev poob cua sov los ntawm cov dej ntsev ib puag ncig.
Cov txheej txheem ua kom cov pa dej sib txuas ua ke tuaj yeem ua haujlwm tas mus li thiab ua haujlwm tau zoo ntawm cov dej tsis tas yuav tsim cov qauv tsim kho nyuaj. Ntxiv mus, vim tias cov pa dej sib txuas ntawm cov roj-kua, cov txheej txheem ua kom cov pa dej sib txuas tuaj yeem txav mus los tau thaum cov pa dej poob qis.
Cov ua npuas ncauj melamine uas muaj tellurium txo cov graphene oxide yog ib qho tseem ceeb ntawm lub kaw lus evaporation interfacial. Cov ua npuas ncauj melamine tau muab tso rau hauv graphene oxide colloidal suspension los npaj cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo, thiab tom qab ntawd graphene oxide raug txo mus rau hauv cov graphamine oxide txo siv txoj kev hydrothermal.
Cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo qis nrog lub cheeb ntawm 3.5 cm thiab tuab ntawm 1.6 cm yog qhov yooj yim rau kev tsim thiab nws cov xim yog dub tob.
Qhov roughness ntawm qhov chaw ntawm cov khoom siv ua npuas ncauj melamine uas tau txo qis graphene oxide uas tau pom siv lub tshuab tsom iav peb-seem tau qhia txog qhov siab sib txawv ntawm ntau dua 300 μm. Cov qauv ntawm qhov chaw ntxhib ntawm cov khoom siv hloov pauv thermal hnub ci feem ntau yog vim cov qauv porous ntawm melamine ua npuas ncauj, thiab cov graphene oxide uas tau hloov kho kuj ua rau qhov roughness ntawm qhov chaw ntau ntxiv.
Qhov roughness ntawm qhov chaw ua rau thaj chaw nqus tau lub hnub ci ntau dua thaum ua rau muaj ntau qhov kev tawg ntawm lub hnub ci, yog li txhim kho qhov kev hloov pauv ntawm lub hnub ci mus rau cua sov ntawm lub kaw lus. Microstructure ntawm cov ua npuas melamine npaj ntawm ntau qhov kev loj hlob. Qhov saum npoo ntawm graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj qhia txog cov qauv network wrinkled thiab sib txuas.
Qhov loj ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj rGO-coated yog nruab nrab ntawm 20 thiab 40 μm. Cov qauv qhib qhov thiab qhov chaw ntxhib ua rau cov graphene oxide tso tawm. Cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide-coated txo qis muaj qhov dej ntub zoo vim yog qhov hydrophilicity ntawm cov ua npuas ncauj melamine.
Thaum ib tee dej kov qhov chaw ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo qis, nws yuav nqus tag nrho hauv 0.5 vib nas this. Qhov chaw hydrophilic ntawm cov khoom sib xyaw graphene oxide txo qis tuaj yeem coj cov dej ntws sai sai hauv cov qauv porous. Qhov porosity ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo qis tau txiav txim siab los ntawm kev sib piv cov kev hloov pauv loj ua ntej thiab tom qab nqus dej.
Qhov porosity ntawm graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj tuaj yeem ncav cuag 85.55%. Kev nqus lub zog hnub ci los ntawm kev txo qis graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj cuam tshuam ncaj qha rau kev hloov pauv hnub ci-rau-kub ntawm lub kaw lus. Txhawm rau ntsuas qhov kev tiv thaiv ntsev, txo qis graphene oxide-coated melamine ua npuas ncauj tau muab tso rau hauv cov kua sodium chloride (3.5 wt%).
Tom qab ntawd muab 3 g ntawm cov sodium chloride khov kho tso rau saum npoo thiab cov ua npuas dej melamine uas tau txheej nrog Tergo tau muab tso rau ntawm qhov ceev ntawm lub hnub ci ntawm 1 kW m−2. Cov ntsev khov kho maj mam yaj tom qab 120 feeb.
Thaum lub hnub ci ntsa iab rau saum npoo ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj rGO-coated , qhov kub ntawm cov ua npuas ncauj melamine uas muaj rGO-coated yuav nce sai sai hauv ob peb feeb thiab tseem nyob ntawm 35 ° C thoob plaws hauv cov txheej txheem evaporation. Vim tias qhov solubility ntawm ntsev nyob ntawm qhov kub thiab txias, qhov kub siab dua, qhov sai dua cov ntsev yaj thiab yog li ntawd cov ntsev hlau tuaj yeem yaj dua rau hauv dej saum npoo.
Hauv cov ua npuas ncauj melamine uas muaj graphene oxide txo qis, uas muaj ntau lub qhov hws nrog lub peev xwm nqus dej siab uas tuaj yeem muab dej txuas ntxiv mus rau saum npoo, cov ntsev tuaj yeem txav mus los ntawm saum npoo mus rau txheej dej hauv qab. Kev hloov pauv kub ua rau muaj kev hloov pauv salinity ntawm qhov chaw evaporation sab saud thiab lub cev.
Yuav kom tau txais kev nqus hluav taws xob dav dav thiab ua haujlwm tau zoo, melamine ua npuas ncauj tau hloov kho nrog cov ua npuas ncauj hydrophilic melamine, yog li ua rau thaj chaw nqus hluav taws xob ntau dua thiab ua rau muaj ntau qhov tawg.
Lub tshuab ua kom cov dej noo ntawm lub hnub ci ua los ntawm rGO-coated melamine ua rau muaj kev teb sai sai ntawm lub zog hnub ci ntawm 1 kW m−2, ua tiav qhov kev hloov pauv thermal ntawm lub hnub ci ruaj khov ntawm 89.6%.
Thaum kawg, peb tau muab cov graphene oxide-coated melamine ua npuas dej evaporator txo qis rau hauv lub hnub ci still, uas tuaj yeem tsim tau 56.4% dej haus nrog cov ntsev sib sau ua ke ntawm 1 kW m−2.
Peb xav tias lub tshuab ua kom dej ntsev sib xyaw ua ke no siv tau rau ntawm cov kob uas nyob ib leeg lossis hauv dej hiav txwv los sau cov dej haus los ntawm cov dej hiav txwv lossis lwm yam dej ntsev.
xaus
Ua npuas dej melamine uas muaj rGO-coated, ua ib txoj kev siv tshuab ua kom dej ntsev hauv lub hnub ci tshiab thiab ua haujlwm tau zoo, muaj peev xwm zoo thiab muaj kev cia siab rau kev siv. Nws tsis tsuas yog muab cov peev txheej dej tshiab rau cov chaw tsis muaj dej xwb, tab sis kuj txo qhov kev vam khom rau lub zog ib txwm muaj, txo kev siv zog thiab kev ua qias tuaj rau ib puag ncig.
Cov txiaj ntsig ntawm kev tshawb fawb no yuav ua rau muaj kev pab tseem ceeb rau kev daws teeb meem thoob ntiaj teb tsis txaus cov khoom siv dej tshiab thiab txhawb kev ua tiav ntawm kev txhim kho kom ruaj khov.
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