As in duorsume manier om wetterboarnen te brûken, hat sinne-ûntsalting in grut potensjeel by it oplossen fan it probleem fan ûnfoldwaande swietwetterboarnen en it ferminderjen fan wettertekoarten. Tradysjonele technology foar ûntsalting fan seewetter hat lykwols faak problemen lykas heech enerzjyferbrûk, komplekse apparatuer en hege kosten.
Yn 'e ôfrûne jierren hawwe nije technologyen foar desalinaasjecoating basearre op nanomaterialen stadichoan de oandacht lutsen fan ûndersikers. Graphene okside fermindere grafene, as in nij twadiminsjonaal materiaal, hat in signifikant potensjeel toand yn sinne-ûntsalting.
Yn ferliking mei tradisjonele desalination coating materialen, rGO hat de foardielen fan poerbêst conductivity, hege spesifike oerflak en goede gemyske stabiliteit, en wurdt ferwachte te ferbetterjen desalination effisjinsje en ferminderjen enerzjyferbrûk.
RGO sels hat lykwols problemen mei aggregaasje en ôfsetting, wat syn aktiviteit en stabiliteit ferminderet. Dêrom is it fêstlizzen fan rGO op skommaterialen om in melamine skom /rGO-kompositcoating te foarmjen in effektive manier wurden om de effisjinsje en stabiliteit fan ûntsâlting te ferbetterjen.
Troch oerflak modifikaasje en fersterkjen fan de drager eigenskippen fan it foam materiaal, wy unifoarm fêstmakke rGO op it foam oerflak te fergrutsjen syn kontakt gebiet mei sâlt ioanen yn it wetter. Tagelyk wurde de struktuer en dikte fan 'e rGO-coating regele om de effisjinsje en stabiliteit fan desalinaasje te optimalisearjen.
Om in djipper begryp te krijen fan it desalinaasjemeganisme, hawwe wy ek in redusearre grafeneoksyd (rGO) foam taret. Graphene trioxide-coated melamine foam hat in ynherinte poreuze mikrostruktuer en hydrophilicity, dy't makket it mooglik om te hawwen goede wettability en kin lûke wetter nei it ferdamping gebiet, wêrtroch wetter wurde oanfolle gau by it foarkommen fan sâlt delslach.
It ynterfasiale evaporaasjesysteem fan grafeen okside-coated melamine skom kin in steady-state evaporaasje-effisjinsje fan 89.6% berikke ûnder 1kW m−2 sinnebrânstof. Dit ynterfasiale ferdampingssysteem hat hege effisjinsje fan sinne-nei-waarmte-konverzje en goede stabiliteit op lange termyn, en toant potinsjeel foar kommersjele seewetter-ûntsalting.
Op it stuit binne de wrâldwide enerzjykrisis en wettertekoart grutte bedrigingen wurden foar de duorsume ûntwikkeling fan 'e minsklike maatskippij. Om te foldwaan oan 'e groeiende fraach nei enerzjy hat de ûntwikkeling fan ferskate technologyen foar hege prestaasjes enerzjykonverzje en wettersuvering tanimmend omtinken krigen.
Sinne-oandreaune ynterfasiale ferdampingstechnology
As in belofte duorsume enerzjyboarne is sinne-enerzjy te tankjen oan syn ultra-grutte kapasiteit, universaliteit, skjinens en multyfunksjonele konverzjemooglikheden. It hat it potensjeel sjen litten om fossile brânstoffen te ferfangen dy't bewarre wurde troch fossile brânstoffen.
Neist sinne-fotovoltaïske technology dy't direkt elektryske enerzjy opwekt, absorbearret technology foar konverzje fan sinne-termyske enerzjy ek sinne-enerzjy en konvertearret it yn termyske enerzjy, wat wurdt beskôge as in ienfâldige en effektive manier om sinne-enerzjy te brûken.
De termyske enerzjy omboud fan sinne-enerzjy kin wichtige yndustriële prosessen ride, lykas sinnetermyske krêftstasjons, sinne-ûntsalting, sterilisaasje, ferwaarmingssystemen foar sinnewetter en oare waarmte-relatearre applikaasjes. Sinne-ûntsalting biedt in effektive oplossing, benammen foar gebieten dy't gjin ynfrastruktuer hawwe, om't it swiet wetter út seewetter kin helje sûnder ekstra enerzjyynput.
Yn 'e ôfrûne jierren lokalisearret sinne-oandreaune ynterfasiale ferdampingstechnology it sinne-waarmtekonverzjeproses by de floeistof-damp-ynterface en is in nije technology foar gebrûk fan sinne-enerzjy wurden. Yn ferliking mei tradisjonele yntegrale ferwaarming, fertoane ynterfasiale evaporaasjesystemen hegere ferdampingseffisjinsje en flugger thermyske reaksje en binne in potinsjele alternatyf foar seewetter-ûntsalting.
Oant no binne in protte stúdzjes útfierd oer it ferbetterjen fan de termyske prestaasjes fan ynterfasiale ferdampingssystemen. In typysk sinne-oandreaune ynterfasiale evaporaasjesysteem bestiet út trije wichtige dielen:
In sinneabsorber mei hege sinne-absorption en effisjint sinnestrieling om yn waarmte-enerzjy; in isolator dy't de omboude waarmte oerbrocht nei it bulkwetter; en in wetterfoarsjenning paad dat kontinu lûkt wetter út it bulk wetter oan it oerflak fan de sinne absorber.
Yn eardere stúdzjes hawwe in grut oantal ûndersikers har wijd oan it ferbetterjen fan 'e algemiene effisjinsje fan sinne-enerzjy nei stoomkonverzje troch it synthesisearjen fan breedbân- en sinne-enerzjy-absorberende materialen, it optimalisearjen fan it ûntwerp fan nije wetterfoarsjenningspaden, en it ferbetterjen fan termyske isolaasjestrukturen.
Oant no binne sinne-oandreaune ynterfasiale ferdampingssystemen brûkt yn in protte yndustriële prosessen, feroarsake sinne-destillaasje, sinnesterilisaasje, sinne-ûntsalting en opwekking fan sinne-enerzjy. Om hege ferdampingsprestaasjes fan it systeem te berikken, is it wichtich om de breedbânabsorption te ferkennen oer it sinnespektrum fan sinneabsorberende materialen.
De sinne-enerzjy-absorberende materialen ûntwikkele en ûndersocht yn sinne-oandreaune ynterfasiale ferdampingssystemen omfetsje benammen koalstofhoudende materialen, plasmonyske dieltsjes en spektraal selektive absorbearjende materialen. Under harren hawwe natuerlike swarte en koalstofhoudende materialen sterke sinne-waarmte-konverzjemooglikheden en binne geskikt foar breedbân en sinneabsorbers mei hege yntinsiteit.
Troch har hege sinne-absorptionsrate, lege kosten en goede stabiliteit binne in protte koalstofbasearre sinneabsorbers ûndersocht, ynklusyf koalstofnanotubes, grafyt en redusearre grafeenoxide. Nei jierren fan ûntwikkeling hat de sinne-nei-steam-konverzje-effisjinsje ûnder deiljocht mear dan 90% berikt.
Hoewol d'r grutte ferbetteringen west hawwe yn it ûntwikkeljen fan sinne-enerzjy-absorberende materialen en it ûntwerpen fan ynterfasiale ferdampingsstruktueren, wiene de measte earder rapporteare apparaten foar sinne-ûntsalting te tankjen oan sâltakkumulaasje op 'e boppeste oerflak fan' e evaporator tidens it desalinaasjeproses. It opboude sâlt blokkearret sinne-absorption en blokkearret de poreuze evaporator, wat resulteart yn lege sinne-nei-waarmte-konverzje-effisjinsje en minne ferdampingsprestaasjes.
Tradisjoneel fysike metoaden lykas ultrasone weagen en wetter immersion wurde oer it generaal brûkt te ferwiderjen opboude sâlten, mar dizze metoaden kinne maklik feroarsaakje skea oan de ynterface evaporation struktuer.
Om de accumulation fan sâlt yn ynterfasiale evaporaasjesystemen te ferminderjen, hawwe in protte stúdzjes rjochte op it ûntwikkeljen fan hydrofobe ferdamping. Hydrofobe evaporators beheine lykwols de wetterfoarsjenning nei it boppeste oerflak, wêrtroch't de ferdampingsprestaasjes fan it systeem ferminderje. In oare manier om dit probleem op te lossen is in hydrofile evaporator te brûken, dy't oerstallige sâlt fan 'e boppeste oerflak nei it bulkwetter ferpleatst.
Oant no ta hawwe in protte stúdzjes rjochte op it ûntwerpen fan hydrofile evaporators, lykas hydrofile cellulosestofmembranen, papierbasearre hydrofiele membranen, en bio-ynspireare evaporators. Mar it ûntwikkeljen fan in lange-termyn stabile en heul effisjinte sinne-oandreaune ynterfasiale evaporaasjesysteem bliuwt in wichtige útdaging.
Yn dizze stúdzje demonstrearje wy in sâltbestindich, heul effisjint sinneabsorbearjend en fluch thermysk reagearjend redusearre grafeenoxide (rGO) skom foar sinne-oandreaune ynterfasiale desalinaasje ûnder leechfluorescinsje sinneferljochting.
Yn 'e nije poreuze struktuer waard hydrofile melamineskuim (MF) keazen as basis, wat net allinich it oerflak foar sinne-absorpsje útwreidet, mar ek mearfâldige fersprieding ferbetteret.
De hydrofilisiteit en porositeit fan it oerflak fan it fermindere grafeenoxide-coated melamine-skom jouwe genôch befeiliging en fúzje fan 'e sinne-waarmte-konverzjesône, lykas rappe oanfolling fan wetter, wylst de accumulation fan sâlten foarkomt.
Troch foardiel te nimmen fan 'e hege prestaasjes fan redusearre grafeen okside-coated melamine foam, is it sinne-oandreaune ynterfacesysteem by steat fan in sinne-nei-steam-konverzje fan 89.6%.
Fierder, troch it yntegrearjen fan redusearre graphene okside-coated melamine skom yn kommersjele sinne-enerzjy, hawwe wy in sinne-oandreaune ynterfasiale seewetter-ûntsaltingsapparaat ûntworpen en makke mei in sinne-nei-wetter-konverzje-effisjinsje fan 56.4% ûnder deiljocht. Troch sinne-ûntsalting is it ophelle skjinne wetter fan drinkbere kwaliteit eask.
Mei superieure ferdampingsprestaasjes en skalberens fan sinne-nei-termyske konverzjematerialen, presintearret dit systeem foar sinne-oandreaune ynterfasiale seewetter-ûntsalting brede tapassingsperspektyf yn praktyske tapassingen fan seewetter-ûntsalting.
Scalability fan sinne-ûntsalting waarmte oerdracht materialen
In ynterfasjale ferdampingssysteem basearre op redusearre graphene okside-coated melamine foam. Ter graphene okside-coated melamine foam is yn 'e midden en wurdt ferpakt troch in laach fan polyetyleen (PE) foam oan de bûtenkant te bouwen fan in sels-bubble ynterface evaporaasje systeem.
Melamine skom bedekt mei tellurium-fermindere graphene okside wurdt brûkt om fluch opfange ynfallende sinne strieling, omsette sinne-enerzjy yn waarmte, en generearje in driuwende krêft foar ynterfaciale ferdamping. Oan 'e oare kant kin hydrofiele fermindere grafene okside-coated melamine skom kontinu pekel yn' e ferdampingssône lûke.
De poreuze struktuer fan it graphene trioxide-coated melamine foam lit de generearre damp ûntsnappen yn 'e omjouwing, it befoarderjen fan it fangen fan sinneljocht en sadwaande de effisjinsje fan sinne-nei-waarmtekonverzje ferheegje. De redusearre grafene okside-coated melamine foam is poreus en hydrophilic, sadat it te lûken wetter yn de ferdamping struktuer beskreaun hjirboppe, wylst tagelyk ôfbrekke konsintrearre sâlten werom yn it bulk seewetter.
Tidens it ferdampingsproses is de sâltkonsintraasje by it skom heger as de konsintraasje fan seewetter op 'e boaiem. Feroarings yn konsintraasje feroarsaakje dat it sâlt ôfbrekt yn it wetter. Derneist ferminderet it omlizzende polyetyleenskuim net allinich it mei grafeenokside bedekte melamineskuim , mar sammelet it him ek natuerlik op it wetteroerflak, wêrtroch waarmteferlies feroarsake troch it omlizzende sâlte wetter wurdt remd.
Interface-evaporaasjesystemen kinne kontinu en effisjint operearje op wetteroerflakken sûnder de needsaak foar komplekse konstruksje-ûntwerpen. Fierder, om't ferdamping optreedt by de gas-flüssige ynterface, kin it ynterfasiale ferdampingssysteem autonoom bewege as de ynterface weromkomt.
Tellurium-fermindere graphene okside-coated melamine foam is in kaaibestân fan it ynterfasiale ferdampingssysteem. Melamine foam waard ûnderdompele yn grafeen okside kolloïdale suspensie te meitsjen redusearre grafeen okside-coated melamine foam, en doe grafene okside waard fermindere yn redusearre grafamine okside mei help fan in hydrothermal metoade.
Reduzearre graphene okside-coated melamine foam mei in diameter fan 3.5 sm en in dikte fan 1.6 sm is maklik te fabryk en syn kleur is djip swart.
De rûchheid fan it oerflak fan it fermindere grafene okside-coated melamine foam materiaal waarnommen mei in trijediminsjonale optyske mikroskoop toande in hichte fariaasje fan mear as 300 μm. De rûge oerflakstruktuer fan kompositen foar sinnetermyske konverzje wurdt fral taskreaun oan 'e poreuze struktuer fan melamine skom, en it modifisearre fermindere grafeen okside fergruttet ek de rûchheid fan it oerflak.
Oerflak rûchheid fersterket de sinne absorption oerflak, wylst it fergrutsjen fan meardere fersprieding fan ynfallende sinneljocht, dus it ferbetterjen fan de sinne-nei-waarmte konverzje effisjinsje fan it systeem. Mikrostruktuer fan it taret melamine skom by ferskate fergruttings. It mei grafene okside-coated melamine-foam-oerflak eksposearret in rimpelige en mei-inoar ferbûn netwurkstruktuer.
De poargrutte fan rGO-coated melamine foam is tusken 20 en 40 μm. De iepen poarstruktuer en wrinkled oerflak fasilitearje de ôfsetting fan grafeen okside. It fermindere mei grafeenokside-coated melamine-skom hat goede wetterwetterberens troch de hydrofilisiteit fan it poreuze melamine-skom.
Sadree't in wetterdruppel it oerflak fan 'e fermindere graphene okside-coated melamine foam oanrekket, wurdt it binnen 0.5 sekonden folslein opnommen. It hydrofile oerflak fan redusearre grafeenoksyde-kompositen kin drainage fluch liede binnen de poreuze struktuer. De porositeit fan redusearre graphene okside-coated melamine foam waard bepaald troch it fergelykjen fan de massa feroarings foar en nei wetter absorption.
De porositeit fan graphene okside-coated melamine foam kin berikke 85.55%. Absorpsje fan sinne-enerzjy troch fermindere grafeenoxide-coated melamine-skom hat direkt ynfloed op de sinne-nei-waarmte-konverzje-effisjinsje fan it systeem. Om de sâltresistinsje te evaluearjen, waard redusearre grafeenoxide-coated melamine skom yn natriumchloride-oplossing (3.5 wt%) pleatst.
Dêrnei waard 3 g bêst natriumchloride op it boppeste oerflak pleatst en it Tergo-coated melamine foam waard pleatst op in sinnestichte fan 1 kW m-2. De hoemannichte fêst sâlt oplost stadichoan nei 120 minuten.
As sinneljocht op it boppeflak fan it rGO-coated melamineskuim skynt , nimt de temperatuer fan it rGO-coated melamineskuim binnen minuten rap ta en bliuwt op 35 °C tidens it ferdampingsproses. Om't de oplosberens fan sâlt ôfhinklik is fan 'e temperatuer, hoe heger de temperatuer, hoe rapper it sâlt oplost en dêrom kin it sâltizer wer oplost wurde yn it oerflaktewetter.
Yn redusearre graphene okside-coated melamine foam, dat hat tal fan poarjes mei hege wetter absorption kapasiteit dat kin soargje foar in trochgeande wetter oanfier nei it boppeste oerflak, sâlten kinne ferpleatse fan de boppeste oerflak nei de sublayer fan wetter. Temperatuerferoaringen liede ta saliniteitsferoaringen tusken it boppeste ferdampingsflak en it lichem.
Om breedbân en effisjinte absorption fan sinne-enerzjy te krijen, waard melamine-skom feroare mei poreuze hydrofiele melamine-skom, wêrtroch it oerflakgebiet fan sinne-absorption ferheget en meardere fersprieding tanommen.
It sinne-ynterface-ferdampingssysteem basearre op rGO-coated melamine-foam toant rappe thermyske reaksje by in sinne-enerzjystichtens fan 1 kW m−2, en berikt in steady-state sinnetermyske konverzje-effisjinsje fan 89.6%.
Uteinlik yntegrearre wy in redusearre grafeen okside-coated melamine foam evaporator yn in sinnestill, dat kin produsearje 56.4% drinkwetter mei sâlt accumulation op 1 kW m−2.
Wy foarstelle dat dit sinne-oandreaune ynterfaciale desalination-apparaat kin wurde brûkt op isolearre eilannen of yn 'e oseaan om drinkwetter te sammeljen út oerfloedich seewetter of oare sâltwetterboarnen.
Konklúzje
Desalination rGO-coated melamine foam, as in ynnovative en effisjinte sinne desalination technology, hat grutte mooglikheden en tapassing perspektyf. It kin net allinich betroubere swietwetterboarnen leverje foar wetterskrapte gebieten, mar ek ôfhinklikens fan tradisjonele enerzjy ferminderje, enerzjyferbrûk en miljeufersmoarging ferminderje.
De resultaten fan dit ûndersyk sille in wichtige bydrage leverje oan it oplossen fan it wrâldwide probleem fan swietwetterboarnen en it realisearjen fan duorsume ûntwikkeling befoarderje.
Foar mear ynformaasje oer SINOYQX Melamine Foam, nim dan kontakt mei ús op fia [email protected] of stjoer ús in berjocht: +86-28-8411-1861.
Guon foto's en teksten wurde reprodusearre fan it ynternet, en it auteursrjocht heart by de oarspronklike auteur. As d'r in ynbreuk is, nim dan kontakt mei ús op om te wiskjen.