处理高盐印染废水,传统的膜法或热法均面临膜污染或结垢的难题。太阳能界面蒸发是一种绿色高效的盐水淡化技术,但染料等非挥发性有机物会在蒸发界面富集、结晶,最终导致光热膜污染和失效。本研究设计了一种“上蒸下降”的协同系统来解决这一问题。上层是一个专门为高效光热蒸发设计的聚吡咯/滤纸复合膜,聚吡咯赋予其宽光谱吸收和高效光热转换能力。下层则是一个漂浮在浓缩液上的g-C₃N₄/rGO气凝胶光催化剂。在运行时,上层膜吸收太阳光产生热量驱动蒸发,产生洁净的蒸馏水。未蒸发的浓缩盐水和染料分子在重力作用下向下扩散。
此时,透过上层膜的太阳光被下层的g-C₃N₄/rGO气凝胶吸收,驱动光催化反应,产生强氧化性的·OH和·O₂⁻等活性氧物种。这些活性物种将浓缩液中积累的染料分子持续氧化降解为小分子或CO₂和H₂O,从而防止了染料在蒸发界面的过饱和结晶和对上层光热膜的污染。在长达72小时的连续实验中,该协同系统处理含亚甲基蓝的高盐染料废水,蒸发速率和蒸馏水水质保持稳定,产水电导率始终<5μS/cm。相比之下,无下层气凝胶的对照组在运行12小时后,蒸发膜表面即出现明显的蓝色染料结晶,蒸发速率急剧下降。
该研究通过蒸发与光催化的空间分离和功能协同,巧妙地解决了太阳能蒸发器处理高盐有机废水时面临的污染瓶颈,为可持续的零排放水处理提供了创新系统设计。
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