海水淡化技術(shù)的研究進(jìn)展

海水淡化技術(shù)的研究進(jìn)展

由于淡水需求和可利用量在時(shí)間和空間分布上的不平衡，世界淡水資源的缺乏。隨著人口的增加、城市的擴(kuò)張、工業(yè)化的發(fā)展、氣候變化和水環(huán)境的惡化，淡水資源的缺乏加劇。目前，超過(guò)三分之一的人口生活在淡水資源稀缺地區(qū)，水危機(jī)給人類生存構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。海水約占全球地表水資源的97.5%碳基材料，如碳球當(dāng)前，關(guān)于MoS1莫斯1.1cdi的基本原理CDI基于離子電遷移從鹽水中去除帶電離子從而實(shí)現(xiàn)海水淡化，尤其適用于低鹽濃度的處理。CDI的原理類似于雙電層電容器，主要包括4個(gè)步驟：(1)鹽離子在固液界面的傳質(zhì)；(2)雙電層內(nèi)部離子的電吸附和能量?jī)?chǔ)存；(3)鹽離子在電極和鹽水之間的傳質(zhì)；(4)鹽水中的離子擴(kuò)散1.1.1莫斯層狀MoS1.1.2莫斯MoS表1歸納對(duì)比了近幾年MoS1.2膜分離技術(shù)的應(yīng)用膜脫鹽是利用半透膜將溶液中不同組分進(jìn)行分離、濃縮和純化的過(guò)程，主要包括反滲透（RO）、納濾（NF）、正滲透（FO）等膜分離技術(shù)。由于沒有官能團(tuán)，堆疊MoS1.2.1離子排斥膜目前，RO是應(yīng)用最廣泛的膜脫鹽工藝。RO脫鹽是將半透膜置于海水和純水之間，在海水側(cè)施加壓力促進(jìn)水通過(guò)離子排斥膜[圖1(a)]固有缺陷的MoS鹽離子的排斥主要取決于納米孔尺寸，但水通量除了受孔徑影響外，還取決于納米孔結(jié)構(gòu)。Mo原子周圍水接觸角接近于0上述研究大多處于理論驗(yàn)證階段，將其轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)階段尚存在一些重大的技術(shù)難題，包括制備大面積單層MoS除了用MoS1.2.2力驅(qū)動(dòng)工藝NF又稱低壓反滲透，是介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)工藝。納濾膜的水通量高并對(duì)多價(jià)離子和分子量大于200的有機(jī)化合物具有較高的截留率，運(yùn)行壓力和經(jīng)濟(jì)成本較低如圖3(a)所示，Zhang等1.2.3水傳遞分離FO是以膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力自發(fā)實(shí)現(xiàn)水傳遞的分離過(guò)程。FO技術(shù)推廣的障礙是缺乏具有高透水性、高溶質(zhì)截留率、優(yōu)異防污性能和良好穩(wěn)定性的膜經(jīng)MoS1.3蒸發(fā)脫鹽獲取淡水太陽(yáng)能脫鹽通過(guò)光熱材料將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱海水/咸水實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)脫鹽獲取淡水。與CDI和膜脫鹽相比，太陽(yáng)能脫鹽不易受水質(zhì)影響，并且由于減少常規(guī)能源（化石燃料和天然氣等）的消耗而降低生產(chǎn)成本。幾乎所有無(wú)機(jī)光熱材料的折射率都大于2，光反射率大于11%1.3.1頂裝備料工藝界面蒸發(fā)系統(tǒng)是將光熱轉(zhuǎn)換限制在液-氣界面處，液相側(cè)非常薄的水分子因具有高能態(tài)而發(fā)生液-氣相變產(chǎn)生水蒸氣(1）光熱薄膜MoS(2）雙層結(jié)構(gòu)上層蒸發(fā)層用于吸收太陽(yáng)光并進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，下層通常為耐高溫且具有極低熱導(dǎo)率的材料作為保溫層實(shí)現(xiàn)熱定位。通過(guò)簡(jiǎn)單的頂裝備料工藝將MoS在間接接觸系統(tǒng)中，親水底層除了作為保溫層外，還通過(guò)毛細(xì)作用穩(wěn)定地為蒸發(fā)層提供水源，底層的潤(rùn)濕性對(duì)蒸發(fā)效率有較大影響隔離系統(tǒng)中，蒸發(fā)層為平面或立體結(jié)構(gòu)，一般以聚苯乙烯或聚乙烯泡沫為支撐層，由于泡沫的閉孔結(jié)構(gòu)無(wú)法用于水傳輸，需要與親水材料（無(wú)塵紙等）聯(lián)用。如圖7(b)所示，將無(wú)塵紙包裹在泡沫外形成2D密閉水傳輸路徑，泡沫和無(wú)塵紙分別充當(dāng)隔熱層和水泵的作用。Guo等當(dāng)蒸發(fā)層為立體結(jié)構(gòu)時(shí)，蒸發(fā)器可用于隔離或完全隔離系統(tǒng)。在隔離系統(tǒng)中，將3D蒸發(fā)層完全暴露在空氣中，增加的側(cè)壁蒸發(fā)面可提高蒸發(fā)效率；在完全隔離系統(tǒng)中，將3D蒸發(fā)層作為儲(chǔ)水器不與流體接觸可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的隔熱效果，能進(jìn)一步提高蒸發(fā)性能。如圖8(b)所示，Li等(3）氣凝膠氣凝膠是MoS這3種形態(tài)的MoS1.3.2太陽(yáng)能蒸發(fā)系統(tǒng)體積蒸發(fā)系統(tǒng)通過(guò)分散在工作流體中的納米材料吸收太陽(yáng)能進(jìn)行光熱蒸發(fā)。太陽(yáng)