基于Cu/TiO2/C-Wood复合材料的聚光太阳能驱动自漂浮高效海水汽化催化分解制氢体系

利用储量丰富且易获得的太阳能和海水资源为人类提供可持续的清洁能源是一项具有深远影响的探索。在本工作中，设计合成了一种自漂浮复合材料（Cu/TiO₂/C-Wood），该材料具有高效的毛细输液、全光谱太阳能光热转化及光-热协同催化能力，可通过快速的界面相转移过程实现太阳能驱动海水汽化与水蒸气催化分解制氢的一步协同增效反应。其中，具有大量微通道和极轻质量的碳化木（C-Wood）作为漂浮载体，通过毛细作用将液态水快速输送至局部升温的C-Wood表面，借助高效光热转化过程使海水汽化脱盐，同时负载等离子金属Cu的TiO₂纳米粒子作为催化活性组分触发水蒸气光-热协同催化分解制氢反应，从而实现太阳能驱动高效海水汽化催化分解制氢。实验结果表明：该复合材料在15 kW·m^-2的光照条件下，产氢速率达到179 μmol·h^-1·cm^-2（35.8 mmol·h^-1·g^-1），且在循环利用5次后产氢速率仍基本保持不变。更重要的是，通过聚光太阳能和自漂浮毛细输液条件的共同作用，可以获得海水中主要成分氯化钠对产氢性能的显著促进，从而打破了海水制氢技术一直以来面临的氯离子副作用瓶颈问题，证实了聚光太阳能驱动自漂浮高效光热协同催化体系在规模化、绿色、可持续太阳能海水制氢中的应用潜力。     

横管降膜蒸发-凝结回热循环太阳能海水淡化装置实验研究

基于横管降膜蒸发-凝结机理，设计了带有回热循环的太阳能海水淡化装置，并对其进行了试验研究。结果表明，横管降膜蒸发-凝结大大强化了传热、传质过程，在较低的驱动温度下实现了海水的有效蒸发，从而缩短了装置的瞬态运行时间；回热循环吸收了大部分的水蒸气潜热及浓海水显热，大大提高了系统能量的利用率，对于太阳能等低品位能的利用具有重要的意义。     

面向水处理与有机溶剂回收的太阳能界面蒸发系统与材料

海水淡化是缓解全球淡水资源短缺的重要途径,但传统海水淡化技术受限于过大的能源消耗,而太阳能界面蒸发技术因高蒸发效率、可持续性和低成本等优点引起了人们极大的关注。太阳能界面蒸发技术利用光热转换材料将光捕获并高效地转化为热能,随之将热量传递给水分子将其蒸发收集而实现净化。本文综述了近年太阳能界面蒸发系统结构设计的演变,总结了新兴的光热材料如金属基等离子体材料、碳基材料、半导体材料、生物质材料等在海水淡化、污水处理等方面的研究,并基于系统设计理念提出了太阳能蒸发技术应用于有机溶剂纯化领域的可能性。在此基础上,对太阳能界面蒸发技术的前景和面临的挑战进行了总结,提出了太阳能界面蒸发技术与蒸汽发电、光催化、光解水产氢等多种技术的耦合。     

直热式太阳能海水淡化系统试验研究

针对间接式太阳能海水淡化方法,综合多级闪蒸和低温多效两种系统的优点,设计制造了具有一效蒸发器的直热式太阳能海水淡化试验装置,并对该系统进行了试验,给出了系统在不同闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度下的产水量和性能系数.试验结果表明,系统运行稳定,具有较高产水量和性生能系数.在闪蒸压力0.009MPa,蒸发压力0.004MPa条件下,最高海水温度70℃,产水量达到56.38kg·d,-1性能系数为5.68.文中还对闪蒸压力、蒸发压力和最高海水温度对系统产水量和性能系数的影响进行研究分析.     

CuS/rGO/PVA多孔水凝胶的制备及其光热转换性能研究

随着工业化和人口的增加,淡水资源短缺已成为人类亟待解决的问题。太阳能驱动的水蒸发节能环保,是未来海水淡化技术发展的方向之一。水蒸发材料主要由光热转换材料以及亲水性骨架材料两部分组成。本文利用rGO作为掺杂剂制备CuS/rGO,并将其作为光热转换材料与PVA共混交联,制备了具有多孔结构的CuS/rGO/PVA光热转换水凝胶(S_(Cr)),探究了不同光热转换材料和固含量对蒸发速率的影响。结果显示,在1个太阳光下,多孔水凝胶的固含量为10%的试样性能最优,模拟海水蒸发速率为1.59 kg·m~(-2)·h~(-1)。     

太阳能界面蒸发器的研究进展

太阳能驱动界面蒸发技术利用太阳光在空气-水界面蒸发获取洁净水，能有效缓解水资源短缺。本文介绍了太阳能界面蒸发器的结构和蒸发原理，概述了太阳能界面蒸发器蒸发性能调控措施，从光热材料的选择、有效的热管理、水路设计、表面润湿性、活化水以及3D结构设计等多方面对光-热-蒸汽性能进行调控，并探讨了太阳能界面蒸发器在海水淡化、废水处理和协同发电等领域的广阔应用前景。     

高强度PVDF/CB/PDMS复合薄膜的制备以及光热性能研究

通过浸渍喷涂法制备了聚偏二氟乙烯/炭黑/聚二甲基硅氧烷（PVDF/CB/PDMS）复合光热薄膜，并对其光热转换性能、蒸发性能以及循环性能进行了研究。结果表明：PVDF/CB和PVDF/CB/PDMS均可以吸收90%的太阳光，表面温度达到48℃。PVDF/CB-0.25/PDMS上层疏水下层亲水结构可以有效提高蒸发性能，1 h内蒸发量达到1.89 kg/m2。在模拟海水淡化实验中，PVDF/CB-0.25/PDMS的蒸发量达到1.82 kg/m2。PDMS的加入，使PVDF/CB-0.25/PDMS在多次循环下仍能保持稳定的蒸发性能，增加经济效益。因此，制备的PVDF/CB/PDMS光热膜可以有效地用于海水淡化领域。     

特种耐油胶管用氯丁橡胶复合材料的性能研究

引入超速促进剂ZDBC并改变硫黄用量,制备出可低温（97 ℃）硫化的特种耐油胶管用氯丁橡胶（CR）复合材料,研究其物理性能、耐海水性能以及与法兰钢的粘合性能。结果表明：低温条件下制备的CR复合材料的拉伸强度为19.2 MPa,拉断伸长率为404%;室温条件下经过180 d人工海水浸泡后,CR复合材料的拉伸强度仅下降5.2%,质量变化率小于3%,耐海水性能优异;通过加入粘合剂RA-65/间苯二酚/新癸酸钴并用粘合体系并改变炭黑种类和用量配制的过渡胶与法兰钢的粘合强度为13.4 kN·m^-1,达到国家标准要求。     

缺氧动态膜生物反应器在淡水/海水养殖废水处理中的运行效果

采用缺氧动态膜生物反应器（Anoxic-DMBR）处理淡水和海水养殖废水。结果表明：缺氧动态膜生物反应器对淡水养殖废水和海水养殖废水的COD_Mn去除率分别为89.5%和75.5%;出水总氮浓度分别为1.42 mg/L和3.50 mg/L,污泥浓度分别为3850 mg/L和3550 mg/L。由于盐度对反硝化菌的酶产生一定的抑制作用,在海水条件下反硝化效率降低了16%。淡水和海水养殖废水的NO₃^－-N的降解速率常数分别为5.02×10^－4 h^－1和4.48×10^－4 h^－1,海水反硝化过程的反应速率低于淡水条件。     

仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发（SDIE）作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。     

煤化工含盐废水在织物表面蒸发处理应用

针对传统的蒸发塘处理煤化工含盐废水存在的蒸发效率低、占地面积大等问题,选取涤纶织物作为煤化工含盐废水的流动载体,利用其具有比表面积大、光热转化效率高的优势,提高煤化工含盐废水的蒸发效率;探讨了环境温度、湿度、风速、织物组织结构及其比表面积对煤化工含盐废水蒸发速率的影响;结果表明:织物组织结构影响煤化工含盐废水的蒸发面积,1 mm~2平纹织物表面的煤化工含盐废水理论蒸发面积为5.13 mm~2,在光照强度为1kW/m~2、环境温度为30℃、湿度为30%以及风速为2.0 m/s时,煤化工含盐废水在平纹织物表面的蒸发速率高达到1.28kg/(m~2·h),为传统自然蒸发效率的3倍。     

微藻净化海水养殖废水研究进展

介绍了海水养殖废水的常规处理方式,包括化学方法和生物方法。然而这些方法存在效率低、二次污染、成本高等问题。基于微藻净化废水能够实现污染物去除和废水资源化利用的显著优势,阐述了微藻净化海水养殖废水的研究现状,并就目前的研究提出了微藻净化海水养殖废水存在的问题。针对这些问题,给出了解决微藻净化海水养殖废水难题的建议,为今后利用微藻提净化海水养殖废水提供了参考。     

太阳能闪蒸-多效蒸发海水淡化系统研究

针对传统太阳能海水蒸馏淡化方法,综合多级闪蒸和多效蒸发两种系统的优点,设计制造了具有一效蒸发器的太阳能闪蒸-多效蒸发海水淡化装置,并对该装置进行了试验。试验结果表明,系统在海水温度为68~78℃范围内正常运行,具有较高的日产水量,系统达到稳定的时间较短。在闪蒸压力0.014 MPa,蒸发压力0.004 0 MPa条件下,最高海水温度为78℃时,系统产水量为56.30 kg/d,16 min就可以稳定。系统压力不变时,最高海水温度变化,而系统内部温度不变,比较适合太阳能热源不稳定情况。     

掺杂态聚苯胺涂层微波辐射水蒸气生成性能研究

通过化学聚合法合成盐酸掺杂聚苯胺(PANI-HCl)与硫酸掺杂聚苯胺(PANI-H_2SO_4)构建微波吸收器,用于水处理。XRD、SEM、FTIR、接触角表征结果显示,两种掺杂态聚苯胺具有一定的结晶度与亲水性,其纳米纤维状聚苯胺单元呈三维多孔网络结构。VNA测试结果表明,PANI-HCl具有良好的微波吸收性能。70 W微波辐射下,PANI-HCl涂层组的蒸发速率为7.34 kg/(m²·h),为空白对照组的1.71倍,且除盐、染料废水净化实验表现出良好的脱盐性能、水净化性,并能多次重复使用。这种节能、低成本、稳定且结构简单的掺杂态聚苯胺涂层所组装的3D蒸发装置可用于海水淡化与废水处理,在水处理方面具有广阔应用前景。     

耐盐型太阳能驱动界面光热材料及蒸发器的研究进展

太阳能驱动界面蒸发技术（SDIE）依靠光热材料和蒸发器进行海水淡化，因光热转换效率高、环境友好、制造工艺简单和材料丰富等优点引起了学者们的广泛关注。但在海水淡化过程中，光热材料和蒸发器表面盐结晶的积累会直接影响太阳能界面蒸发效率，解决光热材料和蒸发器表面盐结晶问题是SDIE中重要的一步。本文简述了近年来耐盐型光热材料及蒸发器的设计理念与研究现状，阐述了不同耐盐设计的优点和局限性，梳理了其耐盐机制和性能，分析表明通过调控光热材料的孔结构、亲-疏水性、离子基团等方法可以增强光热材料的耐盐性，通过调控盐溶液的浓度和盐的结晶位置等可设计多种耐盐型蒸发器，讨论了目前在SDIE中解决盐结晶问题存在的共性问题并提出未来的研究挑战，以推进未来SDIE的研究与发展。     

玉米秸秆基炭材料制备及其水蒸发性能研究

随着工业的发展和人口的增加,淡水资源的短缺问题日益严重,太阳能海水淡化被认为是解决这一问题的有效途径。光热转换材料是影响太阳能海水淡化性能的关键因素之一,基于此,以废弃农作物玉米秸秆为原料,采用高温物理活化法制备活性炭材料。利用物理吸附仪和红外光谱仪对材料进行结构表征,使用紫外可见近红外光谱仪对样品进行光学表征,考察玉米秸秆基炭材料的用量对太阳能水蒸发性能的影响。研究结果表明:在800℃下,以二氧化碳为活化剂制备的玉米秸秆基活性炭,8 mg时水蒸发性能最好,海水淡化速率为1.1039 kg·m~(-2)·h~(-1)。     

新型太阳能海水淡化技术研究进展

总结了微纳尺度下毛细驱动的局域热法太阳能海水淡化的相关机制,包括毛细驱动水分传输、太阳能热量传递机理。叙述了界面太阳能局域热法光蒸汽系统最近发展,并归纳了在1个太阳辐照下突破单级产水量理论极限的新型研究思路,指出了太阳能局域热法海水淡化的当前挑战,包含盐分结晶和蒸汽冷凝效率低等问题。认为界面太阳能局域热法海水淡化技术在效率和成本上都具有极大的优势,系统材料制备简单、结构紧凑、系统创新明显,特别适用于偏远山区和海岛地区电力缺乏的家庭生活淡水制备。随着研究者更多地转向保证蒸汽高效凝结和收集、水蒸汽潜热回收利用,预计这种新型海水淡化技术的未来应用范围将不断扩大。     

三效管式海水淡化装置产水性能实验研究

研制了一种三效管式海水淡化装置,对其进行了定功率和太阳能加热运行实验研究,分析了该淡化装置的产水性能及影响因素。定功率实验研究表明,当淡化装置加热功率为300 W时,其性能系数最高达约1.32,提升淡化装置蒸发传热,同时降低热量耗散(辐射耗散和对流耗散),加大装置冷凝温差可以提升淡化装置性能。太阳能加热实验结果表明,淡化装置的产水性能受太阳辐射值、太阳能集热系统效率、热源稳定性、环境温度与风速等多种因素影响,特别是热源稳定性对装置性能有较大影响。     

一种光热/光伏耦合式小型太阳能海水淡化装置的研制

设计研制了一种光热光伏耦合式小型太阳能海水淡化装置,通过光热单元来加热海水实现蒸发,通过光伏单元提供系统运行所需电能,并通过曝气装置提高蒸发效率和产水量。研究了淡水产水量与太阳辐照强度、蒸发温度、曝气之间的关系。结果表明,太阳辐照强度与蒸发温度成正相关,温度和曝气对产水量有显著影响,在太阳累计辐照量为22.58 MJ/(m~2·d)的情况下,该装置一天内的产水量可达5.35 kg/(m~2·d),性能系数达到0.545。     

新型焦化废水深度处理工艺的应用研究

为解决焦化废水净化效率低、经济性差、对环境污染严重的现状,提出以臭氧-絮凝综合处理为核心的新型焦化废水处理技术,对不同工艺参数下的焦化废水处理方案进行了研究,结果表明,当催化剂添加比例为30%、臭氧添加流量为3 L/min、絮凝剂添加量为690 mg/L的情况下该技术具有最佳的净化处理效果,对焦化废水中化学需氧量（COD）的去除率达到了69.9%,对总有机碳（TOC）的去除率达到了52.4%,化学需氧量极大地提升了焦化废水的净化效果,降低了对环境的污染。