华南理工郑大锋教授、广东工大邱学青教授团队 ACS Nano：多功能全生物质双层气凝胶用于高效太阳能...

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【 太阳能海水淡化和废水净化应用 】

图 3 . (a) 使用 LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 蒸发器在不同浓度的 NaCl 水溶液中水的质量随时间的变化； (b) LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 蒸发器在不同浓度的 NaCl 溶液中的蒸发速率； (c) LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 在 3.5 wt % NaCl 溶液中的长期稳定性； (d) 在 1 个太阳光照条件下，表面覆盖固体盐（ 0.5 g ）的 LPC- 50 mg@CSL-5:5@CS 蒸发器的盐溶解照片；（ e ） LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 蒸发器在不同溶液中的蒸发速率；（ f ）蒸发前后五种重金属离子的前后浓度变化；（ g ）用 pH 试纸比较蒸发前后强酸性溶液和强碱性溶液的 pH 值变化。

如图 3a 、 b 所示，当 NaCl 溶液的浓度 从 3.5 wt % 增加到 20 wt % 时， LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 的蒸发速率呈下降趋势，计算得出的水蒸发速率分别为 1.678 kg m ⁻² h ⁻¹ (3.5 wt %) ， 1.616 kg m ⁻² h ⁻¹ (5 wt %) ， 1.568 kg m ⁻² h ⁻¹ (10 wt %) ， 1.450 kg m ⁻² h ⁻¹ (15 wt %) 和 1.324 kg m ⁻² h ⁻¹ (20 wt %) 。 当盐的浓度从 3.5 wt % 增加到 20 wt % 时， LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 的蒸发性能仅下降了 21% ，显示出极佳的耐盐性 。 如图 3c 所示，在 3.5 wt % NaCl 溶液中进行 30 次循环蒸发试验期间， LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 蒸发器的蒸发率略有波动。图 3d 展示了 LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 气凝胶蒸发器在 20 wt% 高浓度盐水中的拒盐能力实验， 将 0.5 g 固体盐置于蒸发器表面， 在 1 个太阳光照下，固体盐在 80 分钟内完全溶解。 在此情况下， 表面溶液的盐浓度高于下方本体溶液浓度，所负载的固体盐由于毛细作用的持续水分输送而溶解到下层 NaCl 溶液中。 值得注意的是，垂直有序的微通道提供了充足的水通量，使得盐离子能够穿过底部亲水的大孔 CS 气凝胶通道，通过扩散和对流返回到下方的本体溶液中。此外， LPC-50 mg@CSL-5:5@ CS 还在不同的水溶液（包括含染料废水、强酸（ pH = 1 ）和强碱（ pH = 13 ）溶液）中进行了蒸发试验。如图 3e 所示， LPC-50 mg@CSL-5:5 在 MB 、 MO 、 RhB 、 NaOH 和 HCl 中的蒸发率分别为 1.824 、 1.669 、 1.641 、 1.681 和 1.682 kg m ⁻² h ⁻¹ 。如图 3 f ，当处理含有重金属离子（ 10 ³ mg L ⁻¹ ) 的废水时， LPC-50mg@CSL-5:5@CS 蒸发出的水中 Co ²⁺ , Cu ²⁺ , Mn ²⁺ , Pb ²⁺ , Zn ²⁺ 的浓度分别降低至 0.14, 0.11, 0.21, 0.10, 和 0.07 mg L ⁻¹ 。 LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 气凝胶蒸发器对五种重金属离子的 去除率均在 99% 以上， 且强酸和强碱溶液收集的净化水 pH 值为 7 ，接近中性 （图 3g ）。

【 户外蒸发实验 】

图 4 .(a) 大型户外太阳能海水淡化装置； (b) 60 分钟光照下的户外蒸发过程的实物照片； (c) 户外测量 10 小时内太阳光照射强度、产水量、环境温度和湿度的时间变化； (d) LPC-50 mg@CSL-5@CS 进行户外海水淡化实验模拟海水中的盐离子浓度（ Na ⁺ 、 Mg ²⁺ 、 K ⁺ 和 Ca ²⁺ ）前后变化； (e) LPC-50 mg@CSL-5:5@CS 海水淡化实验后对四种盐离子的去除率。

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