清华危岩、川师大白跃峰《npj Clean Water》: 高效光热转化聚合物水蒸发器助力水资源与锂...

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Ca²⁺ 、 Mg²⁺ 等离子浓度低于世界卫生组织（ WHO ）饮用水标准，证实其实际应用可靠性。

图 3. 多孔整体式聚合物基 SDIE 在海水淡化中的蒸发性能 。 a) 太阳能界面水蒸发示意图； b) SDIE 在不同浓度盐水中水蒸发质量变化曲线； c) SDIE 在不同浓度盐水中的水蒸发速率； d) SDIE 在循环水蒸发试验中的稳定性测试 ； e) 在不同盐浓度下， SDIE 在半年后的水蒸发速率； f) 蒸发前后模拟海水中各重金属离子的浓度变化曲线。

2. 废水处理：高效去除有机染料与重金属

面对含甲基蓝、甲基橙、罗丹明 B 等有机染料及 Zn²⁺ 、 Cd²⁺ 、 Cr³⁺ 等重金属离子的废水，材料蒸发速率稳定在 3.3 kg·m⁻²·h⁻¹ ，染料去除率接近 100% ，重金属离子浓度降低 3-4 个数量级，展现出广谱污染物处理能力。

图 4. 整体式聚合物基 SDIE 在污水处理中的性能表面。 a) SDIE 在染料废水中的水蒸发速率； b) SDIE 在含重金属废水中的水蒸发速率。 用 HPLC 、 ICP-OES 测定蒸发前后有机染料和重金属离子的浓度。 c) 甲基蓝； d) 甲基橙； e) 罗丹明 B ； f) 各种重金属离子。

3. 锂盐富集：选择性分离助力资源回收

针对盐湖卤水中锂资源提取难题，材料通过光热蒸发实现 Li⁺ 与 Na⁺ 、 Mg²⁺ 的高效分离 。在 高浓度的 LiCl-MgCl₂ 混合溶液中， Mg²⁺/Li⁺ 浓度比从 5:1 降至 2.6:1 ， Li⁺ 在残留卤水中显著富集。这一特性可将传统锂提取周期从 12-18 个月缩短至数 十 天，大幅提升效率。

图 5. 整体式聚合物基 SDIE 在锂盐提取中的应用。 a) SDIE 在饱和 NaCl 、 MgCl ₂ 、 LiCl 水溶液中 1 个太阳下光照不同时间的照片； b) SDIE 光照不同时间析出的钠盐、镁盐、锂盐的质量变化； c) 蒸发后 LiCl-MgCl₂ 混合溶液中 Mg ²⁺ 与 Li ⁺ 的质量浓度比； d) 蒸发 LiCl-MgCl₂ 混合溶液所得沉积盐 XPS 结果 。

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