「科研進展」深圳先進院開發出太陽光碟機動的玄武巖纖維海水淡化膜

近日，中國科學院深圳先進技術研究院喻學鋒研究員課題組在玄武巖纖維光熱海水淡化以及水淨化應用領域取得新突破。相關工作A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification（一種用於水處理的通用的太陽能驅動的光熱膜）發表於環境工程、化學工程領域的權威期刊Separation and Purification Technology（DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117952）。論文共同第一作者是課題組博士後萬鵬和顧曉濱，通訊作者是喻學鋒研究員。

水資源是人類賴以生存的基礎，然而，由於廣泛的工業化和人口增長，水資源受到汙染變得稀缺，在各種水處理技術中，膜處理技術具有不產生健康危險、不需要助濾劑、使用靈活等優點，因而被廣泛應用。然而，傳統的膜分離過程需要壓力驅動，因此能耗較大。近年來，利用太陽光碟機動水蒸發相關技術的出現為水處理提供了新的思路。理想的光熱膜材料應具有優異的光熱性能、柔韌性、穩定性，製備簡單且價格低廉。但是，由於化學或物理性質的限制，大多數材料穩定性不足、材料價格昂貴、並且光熱膜的製造工藝複雜，這些缺點嚴重限制了光熱材料在太陽能光熱海水淡化以及水淨化領域的應用。

近日，喻學鋒研究員課題組以天然玄武巖為原料設計並製備了一種便宜、穩定且耐腐蝕的玄武巖纖維光熱膜，用於光熱海水淡化以及水淨化領域。此光熱膜在紫外線（UV）和近紅外（NIR）範圍內均顯示出廣泛的吸收性，並具有出色的光熱性能以及在不同條件下可以穩定運行。此外，玄武巖纖維光熱膜在有機染料溶液（去除率99%）、油水混合物（去除率99%）和海水淡化（去除率99%）中體現了出色的蒸發和分離性能，玄武巖纖維光熱膜在一個太陽光照射下的水蒸發效率可以達到1.50 kg.m-2.h-1，並且組裝的太陽光蒸發系統可以連續有效地進行海水淡化。

此研究結果表明玄武巖纖維光熱膜在海水淡化以及水淨化領域具有廣闊的應用前景，如有機溶劑脫色、油水乳液脫油、高鹽海水脫鹽等，大大拓展了目前玄武巖纖維以及光熱轉化材料在水處理方面的應用領域。

以上研究工作得到了廣東省特支計劃、深圳市知識創新計劃基礎研究、廣東省引進領軍人才等項目的資助。