摘要

由于其理論脫鹽能力為?100%，膜蒸餾?(MD)?已成為解決淡水短缺問題的一種很有前景的海水淡化方法。理想的?MD?需要由跨膜溫度梯度?(ΔT)?建立的高蒸汽滲透通量和出色的膜耐用性。然而，由于連續(xù)的水-蒸汽轉(zhuǎn)變導(dǎo)致給水側(cè)固有的熱損失，很難保持恒定的ΔT，并防止?jié)櫇褶D(zhuǎn)變引起的膜污染和結(jié)垢。在這里，我們開發(fā)了?Ti3C2Tx MXene?工程膜具有高效的局部光熱效應(yīng)和強(qiáng)大的防水性，可顯著提高淡水生產(chǎn)率和穩(wěn)定性。除了避免熱量損失的光熱效應(yīng)外，高導(dǎo)電性的Ti3C2Tx?MXene還可以通過靜電噴涂在其表面自組裝出均勻的分級聚合物納米球，將固有的親水性轉(zhuǎn)化為超疏水性。這種界面工程使得光熱膜蒸餾具有能源效率和高鹽穩(wěn)定性，并且在一次太陽照射下具有高產(chǎn)水率。

精彩亮點

• 在材料設(shè)計上,制備了MXene修飾的PVDF復(fù)合膜材料,這是MXene第一次應(yīng)用于光熱膜蒸餾。

• 利用MXene的光熱效應(yīng)和導(dǎo)電性實現(xiàn)了膜材表面熱控制和親疏水轉(zhuǎn)變,這是通過表面設(shè)計雙重優(yōu)化膜材的創(chuàng)新思路。

• 在應(yīng)用上,MXene的引入極大提升了光熱膜蒸餾的效率、穩(wěn)定性和抗鹽漬性,表現(xiàn)出明顯的協(xié)同增效作用。

圖文參考

總結(jié)

海水淡化對解決全球淡水短缺問題非常重要,光熱膜蒸餾技術(shù)作為一種青春的海水淡化技術(shù)受到廣泛關(guān)注。作者設(shè)計合成了MXene修飾的PVDF復(fù)合膜材料,利用MXene的光熱效應(yīng)和導(dǎo)電性實現(xiàn)了膜面的熱控制和親疏水轉(zhuǎn)變。所制備的復(fù)合膜材料顯著提高了光熱膜蒸餾的性能,實現(xiàn)了89%的高陽光轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定的高淡水產(chǎn)率以及良好的抗鹽漬性能。材料設(shè)計實現(xiàn)了膜材的雙重優(yōu)化;明顯提高了光熱膜蒸餾膜的效率、穩(wěn)定性和抗鹽漬性。為利用MXene設(shè)計高性能膜材提供了范例,拓展了MXene的應(yīng)用領(lǐng)域,為利用可再生能源進(jìn)行大規(guī)模海水淡化提供了新途徑。