AM | 文献前沿 | 使海水的界面太阳能蒸发速度比淡水快

【研究背景】

基于界面太阳能蒸发的海水淡化被认为是缓解淡水短缺最有前景的策略之一。然而，真实海水的太阳蒸发率受到海水中普遍存在的盐的显著限制。除了太阳蒸发过程中蒸发表面盐分积聚的常见问题外，盐离子和水分子之间的强烈水合作用导致真实海水的蒸发速率低于纯水。这里开发了一种简单而通用的策略来扭转这种情况，即使真正的海水蒸发速度比纯水快。通过简单地将特定的矿物材料引入浮动光热蒸发器，空气-水界面上的离子交换直接导致海水蒸发焓的降低，因此与纯水相比，海水蒸发率要高得多。这一过程是在海水太阳能蒸发过程中自发实现的。考虑到目前基于蒸发的海水淡化厂生产的大量清洁水，这种蒸发性能的提高可以显著提高年清洁水产量，使全球数百万人受益。

目前，该文以“ Making Interfacial Solar Evaporation of Seawater Faster than Fresh Water ”为题在《 Advanced Materials 》 上发表。 文章通讯作者为南澳大学徐浩兰教授 。

【文章解读】

【文章总结】

该文通过在光热水凝胶中简单添加廉价且无处不在的粘土矿物，开发了一种新的面部有效策略，使海水蒸发速度快于纯水蒸发速度。海水蒸发增强是因为海水中的Mg2+和Ca2+离子可以通过自发离子交换在光热界面上积累，这直接干扰了水分子的HB，导致蒸发焓降低，因此与纯水相比，海水蒸发速度要快得多。此外，这种海水蒸发增强机制似乎普遍适用于具有相似离子吸附和交换能力的一系列矿物（如HNT、BN、ZL和MN）。此外，该策略已在各种材料系统和蒸发器中得到验证。在这项工作中，在光热水凝胶中不添加离子交换粘土的情况下，海水蒸发比纯水蒸发慢9.8%。然而，随着HNT（即HNT光热水凝胶）的加入，海水蒸发速度比纯水蒸发速度快18.8%。通过添加所需的低成本Mg2+吸收矿物质（注S13，表S2，支持信息）对光热水凝胶制造的简单修改，有可能显著改善现有基于蒸发的海水淡化技术的实际清洁水生产，使目前全球数百万水资源不安全的人受益。

【文献来源】

https://doi.org/10.1002/adma.202414045