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科技推广

“秸秆”制成新材料,可用于海水淡化、农饮水

2019-04-26

水是人类赖以生存的重要资源,地球上海水资源丰富,然而却无法直接为人类提供生活所需。因此,发展海水淡化技术,对缓解海岛水资源短缺状况具有重要意义。目前,太阳能光热蒸发技术是实现海水淡化、污水净化的方法之一,然而传统的光热转化材料制备复杂、成本高、稳定性低,难以规模化应用

近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘富研究员团队从光热转化材料入手,利“秸秆”为主要材料研发出一种全生物质光热蒸馏器(简称蒸馏器),具有低成本提取纯水的特点,可应用于海水淡化、农村饮用水等领域。

技术原理

基于水稻秸秆的全生物质光热蒸馏器设计原理

无障碍汲水通道

水稻作为一种蒸腾系数很高的作物,其秸秆内部具有独特的毛细内腔和多级微纳结构的壁面,这赋予了水稻秸秆非常优异的自下而上、无障碍供水能力,可将污水、泥水、盐水等泵抽到上方,内部通道不会被堵塞,保持稳定的汲水能力。

 

生物质光热蒸馏器

将粮食收割后的水稻秸秆一分为二,上部分叶片经过简单碳化得到多孔碳基光吸收材料,并与纤维素材料复合制成一张高稳定性、高机械强度的多孔光热蒸发膜——该蒸发膜太阳光吸收达89.4%,太阳照射下表面温度能迅速达到72摄氏度;下部分秸秆直接用来作为汲水通道和支撑体。光热蒸发膜和汲水通道组装成为一个蒸馏器,而它们全部都是由水稻秸秆制备而来,材料绿色环保。

 

技术效果

将该光热蒸馏器放置在透明密闭蒸发腔室内进行室外海水淡化的连续模拟实验,在晴天和多云天气下日产水量分别为6.4~7.9千克每平方米和4.6~5.6千克每平方米,且盐离子去除率保持在99.9%以上,水质直接达到饮用标准。只需一平方米这种光热蒸发膜,制取的淡水就能够满足两三个成年人一天的饮水需求。

 

适用范围和意义

除了适用于海水淡化,该生物质光热蒸馏器还可从滩涂、湿地、沼泽等含水介质中稳定提取纯净水,适用于海岛以及农村偏远缺水地区的取水,并且可以就地取材。由水稻秸秆制成的生物质光热蒸馏器具备独特的无障碍汲水通道,具有良好的应用普适性,并且利用的是废弃生物质原材料,更具环保意义。

资料来源:中科院宁波材料技术与工程研究所、中国科学报、浙江卫视、宁波电视台。

编辑:卢梦飞

 

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