太阳能吸附式空气取水研究进展

在广泛深入了解太阳能吸附式空气取水研究现状的基础上,结合本研究团队近年来的相关研究成果,从太阳能空气取水管、吸附剂以及取水装置三个方面详细地说明了吸附式空气取水的进展。通过综合分析得出,空气取水有为解决淡水匮乏问题提供新思路的潜在可能,虽然空气取水的低取水率在某种程度上限制了其推广应用,但随着吸附剂的吸水量、吸附脱附速率不匹配等关键技术的突破,其单位能耗以及单位质量的产水率也随之提高,在广大干旱地区将会有良好的应用前景。     

MOFs用于太阳能吸附式空气取水研究进展

总结了太阳能吸附式空气取水原理、MOFs水吸附机理、单体MOF的制备方法、MOFs及其衍生的复合材料水吸附性能,并与本团队对太阳能吸附式空气取水研究相结合,综合分析表明,国内外学者越来越关注并投入MOFs制备方法、开发具有高吸附性能的单体MOFs及其复合材料等方面的研究,相关的研究成果有望将其推广到实际应用中。将MOFs应用于干旱沙漠地区为人们提供饮用水具有潜在的应用前景。     

高效太阳能吸附式空气取水器吸附剂

提供一种高效的空气取水器吸附剂,它以超大孔分子筛MCM 41为基质,复合吸湿性无机盐CaCl2而形成复合物。实验表明,该吸附剂最大吸附水能力达175%,比分子筛和硅胶高130%—150%,比硅胶和CaCl2复合物高85%,吸附速度较其也有很大提高;同时,在较低的脱附温度约80℃,可脱附90%以上的总吸附水量,每kg吸附剂可脱附水量高达1.6kg,是理想的空气取水器吸附材料。     

恒湿文物展柜用吸附式空气取水方法

博物馆恒湿文物展柜的湿度控制至关重要,为实现展柜的自动恒湿功能,本文基于吸附式空气取水原理,提出了一种将环境水汽自动补充至恒湿文物展柜系统水箱的方法,并搭建了相应的小型空气取水装置,证明了该方法的可行性;同时,构建了传热传质耦合的空气取水装置数学模型,在获取环境温湿度对装置取水量的影响规律后,分析加热功率和吸附床结构对装置单位能耗取水量的影响;此外,为便于装置的后期推广应用,提出了两个基于吸附床高度和直径的量纲为1参数。结果表明：进口空气的温度对取水量影响较小,但进口空气的湿度对取水量影响较明显,取水量随着湿度增加而增加;加热功率存在最优值,单位能耗取水量随着加热功率先增大后减小;在当前几何参数组合下,两个量纲为1参数η=2、β=4时,装置的单位能耗取水量最高。     

空气取水技术研究进展分析

对现行的空气取水方法进行了系统的归纳与总结。重点就复合吸附材料、金属有机骨架材料的特点及应用进行详细的总结。分析表明,改性复合吸附剂、金属有机骨架材料具有较好的空气取水能力,并指出吸附法取水的应用前景及需要解决的问题,以期为推进空气取水技术早日实现从实验室研究到规模化应用提供有价值的借鉴和参考。     

一种吸附式空气取水装置的性能实验

基于大气中水的吸附与解吸循环,设计出吸附式空气取水装置,并对其进行了实验研究。该装置主要由太阳能集热器、吸附床和冷凝器等组成。晚上吸附剂吸附空气中的水,白天由太阳能提供热量进行解吸。实验制备了硅胶（SC）-CaCl₂、SC-LiCl、活性炭纤维毡（ACF）-CaCl₂、ACF-LiCl 4种新型复合吸附剂,并对其进行了实验测试。结果表明：由ACF制备的复合吸附剂性能比由SC制备的复合吸附剂性能要好;ACF-LiCl的吸附与解吸性能最好,在吸附床出口温度为90℃时,解吸6 h的产水率是0.412 kg水·（kg吸附剂）^-1。     

MOFs空气取水技术应用进展

金属-有机骨架(metal organic frameworks, MOFs)空气取水是一种获取清洁用水的有效途径。文章对MOFs空气取水的原理、工艺、MOFs材料性能差异以及空气取水的发展趋势进行了整理。MOFs空气取水在本质上是通过吸附-解吸-冷凝3个温度(低温-高温-中温)的卡诺循环,从空气获取清洁水的过程。从传统的利用昼夜温差取水到以热能/太阳能为能源供应的技术应用模式正得到逐步发展。MOFs性能通常通过稳定性时间与吸附等温线等参数变化进行综合表征,MOFs以及其他替代材料在稳定性、吸附性、安全性等方面需要进一步优化提升。     

空气取水用套管式吸附床的吸附特性

为提升吸附式空气取水吸附床吸附性能,对套管式吸附床吸附性能的影响因素(风机功率和传质通道直径大小)进行实验分析。利用称重法分别测量不同因素影响下吸附床吸附量随时间变化情况。结果表明,为满足吸附床吸附要求,需对吸附床进行风机送风;吸附床吸附量随着风机功率增加而增加,最大提升约14.5%;随着传质通道直径加大而变大,最低提升约39.66%;相比于提升风机功率,提升传质通道直径能更好地提高吸附量,效果为提升风机功率的3倍以上。     

空气中取水用的新型复合吸附剂的吸附和解吸性能

介绍了一种便携式吸附空气取水器 ,以及为了改进现有吸附剂的取水性能研制的一种由粗孔球形硅胶和氯化钙组成的新型复合吸附剂SiO2 ·xH2 O·yCaCl2 ,对氯化钙质量分数分别为 34.9%和 4 3.3%的复合吸附剂样品A ,B。在 2 5℃相对湿度 5 0 %空气中 ,对两个样品和常用吸附剂进行了吸附对比实验 ,结果表明 :复合吸附剂B的平衡吸附量xe 可达 0 .4 5 15kg kg ,是粗孔球形硅胶的 4 .9倍、细孔球形硅胶的 2 .0倍、分子筛 13X的2 2倍。吸附曲线和 80℃下的解吸曲线表明复合吸附剂具有更高的吸水量、更快的吸附和解吸速度 ,可用太阳能加热解吸 ,是一种理想的取水用吸附剂。     

基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备的研究进展

对现有的吸湿材料进行简单总结,同时重点对基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备作出归纳分类(被动不连续型、主动准连续型、主动连续型),并从传热和传质角度对其系统性能进行分析评价,最后指出了基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备进一步研究和待解决的相关问题,以期为推进吸附/解吸式空气取水技术早日实现从实验室研究到规模化工业应用提供有价值的借鉴和参考。     

太阳能驱动大气集水:进展与展望

受太阳能界面蒸发和被动辐射冷却启发的太阳能驱动大气集水（SAWH）,以绿色和可持续的方式产生淡水,具有不受地域限制的优势,在解决淡水资源危机方面具有巨大的潜力。近年来,为更好地实现SAWH的应用,研究人员对SAWH的核心部件——吸湿材料不断地进行优化,开发出吸湿盐类、沸石类、硅胶类、金属-有机框架（MOFs）类、复合材料类等吸湿材料,同时对集水装置进行设计和改进,取得了新的进展。该文对SAWH技术进行全面的回顾,梳理了适应于SAWH应用的不同吸湿材料,并对吸湿材料的性能进行了比较。分析了不同SAWH系统,讨论了在不同气候条件下集水系统的潜在应用,并对这一技术的发展方向进行了展望。     

无机类吸附剂处理含氟废水的研究

介绍了目前常用的几种吸附剂，简述了脱氟机理及其影响因素，综述了几种广泛应用的吸附脱氟方法，各方法的反应条件及处理效果。     

基于LiCl溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水

太阳能吸收式空气取水利用广泛存在的太阳能和空气获取淡水,是解决淡水短缺的有效方法,然而传统技术的水分吸收和解吸收集需要分开运行,效率较低且需要人工操作。为解决该问题,提出基于吸湿盐溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水,一方面采用LiCl溶液吸收空气中的水分,另一方面利用太阳能界面蒸发实现溶液解吸与水蒸气冷凝收集,由于太阳能界面蒸发可以实现局部加热与解吸,吸收和解吸两个过程可以同时进行。进一步对LiCl溶液的太阳能界面蒸发与连续空气取水分别进行了试验研究,试验结果显示：质量分数为30%的LiCl溶液可以进行高效的吸收/解吸工作,在一个太阳光照强度下达到0.44 kg/(m²·h)的蒸发速率和39.3%的能量效率,并能实现连续太阳能空气取水,取水速率达到2 L/(m²·d)。     

基于饮用水除氟的改性壳聚糖制备技术研究进展

在众多的除氟技术中,吸附法是最常用的方法。壳聚糖以其无毒、易降解、廉价易得等优点,成为制备新型除氟剂的理想材料。综述了交联壳聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖/稀土配合物、过渡金属改性壳聚糖等衍生物的制备方法、机理及其对水中氟离子的吸附效果,并对今后的研究方向进行了展望。     

常温碘甲烷吸附剂的研制及其动力学研究

制备了一种常温脱碘剂,在固定床反应器中研究了该脱碘剂与碘甲烷气体的床层反应动力学,并在此基础上推导出了床层动力学方程。研究结果发现,实验值与计算值十分吻合,可用于实际计算。     

Characterization of temperature‐dependent moisture diffusivity in PMR‐15 resin

The temperature‐dependent moisture diffusion behavior of high‐temperature polyimide resin, PMR‐15, is presented. Adsorption and high temperature desorption tests are used to experimentally determine moisture diffusivity at several temperatures. Diffusivity is determined from the weight change based on the initial slope and using a nonlinear regression technique with Fickian diffusion assumption. The basic test procedures and diffusivity values are presented in this study. The results also include the relative humidity (RH) dependent equilibrium moisture concentration and a relationship between the RH and equilibrium moisture concentration. As direct measurement at typical operating temperature may be precluded by blistering, an Arrhenius‐type temperature‐diffusivity relationship is used to estimate the temperature‐dependent moisture diffusivity for the PMR‐15 resin. The moisture diffusivity of PMR‐15 tested is estimated to be 6.64 E ?10 m²/s at 288°C. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007     

含气页岩中水分赋存与分布的研究进展

页岩气（主要组分为甲烷,CH₄）作为一种新兴的非常规天然气,对于优化我国现行能源消费结构、缓解能源消耗过程中的环境污染问题具有重要意义。研究表明,含气页岩储层中页岩气主要以吸附态形式存在。影响含气页岩吸附性能的因素包括页岩自身理化性质和外部储层条件。其中,页岩中的水分是影响页岩气吸附/解吸的重要因素。因此,本文结合国内外相关研究工作,分析了含气页岩中水分的赋存与分布特征,归纳了页岩储层中水分的分析方法,指出了水分赋存与分布的后续研究方向。分析表明：①页岩中水分主要赋存于孔隙结构中,且无机孔隙中的水分赋存量比有机孔隙多;②水分子主要通过氢键吸附于有机孔隙的亲水性位点,以及经由氢键和表面作用力结合于黏土颗粒或孔隙表面;③水分含量与页岩黏土矿物含量及总有机碳（TOC）含量有关;④探明页岩中水分赋存与分布的实验表征手段包括水蒸气等温吸附、低温差示扫描量热、低场核磁共振、红外热成像和等离子体低温灰化等。虽然页岩中水分的研究已经引起国内外学者的关注,但是相比煤中水分的研究仍显不足。因此,本文指出后续需开展以下工作：探明水分在页岩中的无机矿物质空间和有机质空间的含量分布和空间分布特征;明确水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用规律;联用实验科学和理论模拟方法,探明水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用机理。     

Recent progress of photocatalysts for overall water splitting

Recent progress of photocatalysts for H₂O decomposition into H₂ and O₂ was briefly reviewed with the emphasis on the results concerning the use of several ion-exchangeable layered materials. Very recent results concerned with the first successful example of overall water splitting induced by visible light irradiation was also presented.     

干燥剂换热器系统用吸湿性聚合物材料研究进展

干燥剂换热器克服了干燥剂吸水升温导致吸水能力下降的缺点,还可实现太阳能、工业废热等低品位热源的利用,具有较好的除湿能力和节能潜力。干燥剂的特性决定着干燥剂换热器系统的除湿性能。相比于硅胶、沸石等常规干燥剂,吸湿性聚合物在吸水量上存在着巨大优势,而通过掺杂硅胶、无机盐等制得的聚合物基复合干燥剂的吸湿性能更优。近年来,越来越多的国内外学者对吸湿性聚合物在干燥剂换热器系统中的应用进行研究。本文将吸湿性聚合物分为天然和合成两大类,详细介绍了其性能特点以及在干燥剂换热器系统中的除湿性能研究,其中合成类主要包括聚合物电解质、金属-有机骨架化合物和聚合物基复合干燥剂。同时,还对干燥剂换热器中的黏结剂进行了分析和总结。最后对吸湿性聚合物和黏结剂今后的发展方向进行了展望。     

常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展

大气压射频辉光放电（RF APGD）等离子体具有大气压下操作不需要真空系统、气体温度低、活性粒子浓度高、放电均匀性好、可控性强等特点,能够与各类生物分子发生作用,在生物技术中的应用受到广泛的关注。本研究团队将RF APGD等离子体射流引入生物诱变育种领域,对其物理特性及其与生物大分子和整细胞的作用机制进行了系统研究,并将其开发成新一代高效诱变育种仪,命名为常压室温等离子体（ARTP）诱变育种仪。实践证明,ARTP诱变育种仪具有对操作者安全、环境友好、操作简便、突变快速、突变率高、获得的突变体性状稳定等特点,目前已成功应用于包括细菌、放线菌、真菌、酵母、微藻等在内的四十余种微生物的诱变育种。本文将对ARTP生物育种技术的最新研究进展进行综述,以期ARTP快速生物突变技术在生物进化研究及工业生物菌种改造上发挥重要作用。