三正丁胺是剧毒吗(三正丁胺中毒)

研究背景淡水资源短缺是人类面临的最严峻的全球性挑战之一,太阳能海水淡化被认为是应对全球水资源短缺的一种有效且环保的途径。但仍存在不必要的热损失、供水不足和盐沉积等问题。针对以上问题,复旦大学叶明新教授课题组受自然树桩的

三正丁胺是剧毒吗(三正丁胺中毒)

研究背景

淡水资源短缺是人类面临的最严峻的全球性挑战之一,太阳能海水淡化被认为是应对全球水资源短缺的一种有效且环保的途径。但仍存在不必要的热损失、供水不足和盐沉积等问题。针对以上问题,复旦大学叶明新教授课题组受自然树桩的启发,采用一种新的“多角度拼接冷冻”方法设计了一种具有亲水/疏水界面和倾斜通道的复合聚合物气凝胶(PPCA)用于太阳能海水淡化。

相关成果以"Thermal-localized and salt-resistant polyacrylonitrile /polyvinylidene fluoride aerogel for efficient solar desalination”为题发表在国际期刊《Desalination》(IF=11.211)上。

研究内容

该研究首次以二甲基亚砜DMSO)为溶剂制备了聚丙烯腈(PAN)和聚偏氟乙烯(PVDF)气凝胶。然后,通过基于“单向冷冻”的“多角度拼接冷冻”方法制备PAN-PVDF复合气凝胶(PPA)通过对内盘/DMSO溶液施加低温,外角和底角之间的温差控制了聚合物和DMSO冰晶的向上生长。内部获得了具有倾斜通道的PAN多孔结构,这类似于树的构造,通过树干内部的木质导管和内腔将水从底部泵送到顶部。该复合气凝胶呈现多层镶嵌结构,外层为树状表皮样疏水PVDF气凝胶,从而降低了蒸发过程中的热传递。

由于特殊的疏水/亲水界面和内部倾斜通道,同时实现了表面的热损失减少、自支撑和自清洁。在一个太阳照度下,PPCA表现出高效的太阳蒸汽生成(93.2%)和稳定的水输出(1.46kg m-2 h-1)。在PPCA进行的24 h模拟死海蒸发实验中,只有极少量的盐积聚在表面,关灯一小时后几乎再次溶解。经过九天连续的太阳能海水淡化(标准的3.5 wt%盐度),PPCA呈现出稳定高效的蒸发率,没有衰减。由于高盐度盐水的稳定蒸发性能,该设计对于可持续太阳能海水淡化具有巨大潜力

主要数据

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图一 (a)太阳能蒸汽发电设计;(b)倾斜渠道的水运输和盐溶解(右);(c)亲水性聚丙烯腈/疏水性聚偏氟乙烯界面。

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图二 (a)多角度拼接冷冻法复合气凝胶的制备工艺。(b)自然树桩的照片。(c)内部PAN气凝胶的尺寸参数。(d)微尺度下倾斜通道和树桩状多层结构的SEM图像。(e)PPA内部倾斜和垂直渠道的扫描电镜图像。(f)用拼接冷冻法形成PAN/PVDF界面的示意图。(g)PAN和PVDF之间的亲水/疏水界面(插图是F的相应元素图)。

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图三 (a-b)PPCA自承式和PAN/CB在模拟海水(3.5%)中下沉的照片。(c-d)充满染色水和用油红O染色的甲苯的PPA下表面的照片。PPCA上表面(e)和纵剖面(f)的SEM图像。(g)紫外-可见-近红外光谱,包括PPCA的吸收率、反射率和透射率。上表面涂有纳米炭黑的PPA的光学照片和阳光下的红外图像(g插图)。不同时间的红外图像由红外照相机记录(h插图)。

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图四 (a)太阳能蒸汽发生过程中PPCA各部分示意图。(b)质量变化和(c)在一个太阳照射下,模拟海水、PPA和PPCA随着时间推移水分蒸发的蒸发率。(d)在从0.5到2.0太阳的不同强度的太阳辐射下,水的质量随PPCA随照射时间的变化。(e)PPCA在0.5、1.0、1.5和2.0太阳下的蒸发率和能效。(内部:PPCA的红外热图像)。(f)蒸汽发生性能的比较。

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图五 (a)模拟蒸发过程中倾斜通道和垂直通道的内部水压分布和水流量。(b)质量变化和(c)在循环蒸发九天之后,水与PPCA、PAN/CB和PPCA的蒸发速率(所有装置都安装在聚乙烯泡沫上)。(d)在连续一日光照实验期间,分别在4、8、12、16、20和24小时,PPCA和PAN/CB在模拟死海中的盐结晶。(e)PPCA在模拟死海中连续24小时接受1个太阳照射的蒸发率。(f)PPCA在3.5 wt%模拟海水中连续9天接受1个太阳照射的长期蒸发率。(g)与海水中的离子浓度相比,浓缩淡水中的离子浓度。

文章链接

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0011916422002065

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