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仪表网 研发快讯】近日，我校化学工程学院23级本科生钟婧宇以第一作者身份在高水平期刊
ACS Applied Materials & Interfaces发表太阳能界面
蒸发器设计应用的研究论文“Integrated Conical Hydrogel Evaporator for High Salinity Brine Solar Evaporation and Zero Liquid Discharge”。该论文依托大学生创新训练计划“锥形水凝胶蒸发器定向积盐原理与高效盐回收”，实现了本科生科研创新与实践能力的全方位培育。2023级本科生钟婧宇和2024级博士生张赫为共同第一作者，吉俊懿教授和田文高级实验师为共同通讯作者，四川大学化学工程学院为论文唯一通讯单位。
随着全球人口持续增长和工业化进程加速，淡水短缺问题已成为制约可持续发展的关键因素。因此，开发高效便捷、低能耗低成本的海水淡化技术具有重要的现实意义。太阳能驱动的界面蒸发是一种新兴的
水处理技术，利用界面蒸发材料捕获太阳辐射并转化为热能，可最大限度提高水蒸发效率。然而，蒸发界面处高盐度盐水的快速浓缩会导致盐分在界面处析出，进而堵塞蒸发器并阻碍持续光吸收与蒸发。为了实现持续的蒸汽生产并同步回收盐，必须对盐结晶和去除进行有效控制。
该研究设计了一种锥形水凝胶界面蒸发器。锥形结构外围显著的温度下降会产生局部表面张力增强的区域。这种温度梯度能够引发马兰戈尼效应，驱动盐离子向更高张力区域的定向输送，从而引导盐分局部优先结晶(图1)。基于上述设计和水凝胶蒸发器固有的低蒸发焓特性，在标准光强下实现了2.797 kgm−2h−1的高蒸发速率。同时，该系统在饱和盐水中表现出卓越的脱盐和盐回收能力，在5小时内实现了1913 mg的盐产量和95.69%的回收率(图2)。该设计为高盐度废水的高效纯水回收与零液排放工艺提供了可参考途径。
图1.锥形界面蒸发器蒸发脱盐机理示意图
图2.蒸发器在(a)10%、(b)20%、(c)25%和(d)饱和盐水溶液中的边缘盐沉积效应;(e)用于零液体排放的饱和盐水中的盐收集和蒸发器回收路线
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