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利用木材、细菌和阳光净化水

更新时间:2020-07-11 18:04点击:

根据联合国的数据,世界上约五分之一的人口生活在缺水地区。因此,迫切需要从不可饮用的水源(如海水、河流或湖泊水以及受污染的水)生产洁净水的技术。现在,在《纳米快报》上报道的研究人员已经开发出一种以木材为基础的蒸汽发生器,在细菌制造的纳米材料的帮助下,利用太阳能净化水。

太阳能蒸汽发生器是一种利用太阳丰富的能量通过蒸发分离纯水和污染物的装置。这些设备的许多不同版本已经被开发出来,其效率各不相同。为了设计更好的太阳能蒸汽发生器,研究人员必须找到改善光吸收、热管理、水运输和蒸发的方法。中国科技大学的俞树红(音译)和他的同事们想要把这四种改进结合在一个设备上。他们选择木材作为发电机的基础,因为它的可持续性和多孔结构,这允许快速的水运输。

研究人员在细菌的帮助下制造了他们的设备,这些细菌可以产生长纤维素纳米纤维,将设备的各层连接在一起。研究小组在一块木头的表面添加细菌,让它们发酵。然后,他们在玻璃表面喷上一种玻璃气泡的气溶胶。玻璃气泡是一种微小的中空球体,具有极佳的隔热性能。玻璃泡嵌入到细菌产生的纤维素纳米纤维中,形成水凝胶。最后,研究人员加入了碳纳米管,碳纳米管与纤维素纳米纤维缠绕在一起,形成一层吸收光、蒸发水的表层。该装置的工作原理是将水通过木材向上输送到被太阳加热的吸光层。水蒸发,蒸汽被收集和凝结,产生纯净的水。玻璃气泡的绝缘层防止热量通过装置向下传递而丢失,纳米级结构降低了水汽化所需的能量。因此,这种新装置比大多数现有的太阳能蒸汽发电机有更高的蒸发率和效率。