Salt-tolerant, scalable Janus fabric evaporators for desalination and multi-species wastewater purification

文献情報

出版日 2023-06-29
DOI 10.1039/D3RE00205E
インパクトファクター 4.239
著者

Zhi-Jie Zhang, Zhi-Bo Zhang, Jun Zeng, Shan Ma, Min Chen, Dan Zhou, Yong Yan, Zhi Chen, Cong-Ming Tang, Jun-Qiang Xu


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要旨

Solar steam generation is a sustainable technology for efficient seawater desalination and wastewater purification. In this study, SA/PPy/C@CF Janus photothermal fabrics were obtained by loading carbonized corncob powder (C) onto hydrophilic cotton fabric (CF), polymerizing polypyrrole (PPy) in situ, and then spraying hydrophobic stearic acid (SA) on one side. The modification with the C powder gives the fabrics excellent broadband light absorption (∼96.84%), while the adhesion of PPy reduces carbon particle shedding and improves photothermal performance. This is combined with super-hydrophilic air-laid paper and polystyrene (PS) foam insulation to achieve suitable water transport and thermal positioning. The evaporator achieved an evaporation rate and solar energy conversion efficiency of 1.83 kg m−2 h−1 and 80.16%, respectively, under 1 sun, with similar results obtained when replacing the carbonized corncob with other biomass charcoal. The special Janus structure of the evaporator achieved high efficiency in desalination and prevented salt accumulation when applied to both indoor and outdoor desalination experiments. Additionally, the evaporator has shown excellent purification of dyes, heavy metal wastewater, and a variety of oil-in-water emulsions. This study provides new insights into the design of a multifunctional solar steam generator that is salt-tolerant and scalable, has excellent mechanical properties, and is easy to produce on a large scale.

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掲載誌

Reaction Chemistry & Engineering

Reaction Chemistry & Engineering
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年間論文数: 284

Reaction Chemistry & Engineering is an interdisciplinary journal reporting cutting-edge research focused on enhancing the understanding and efficiency of reactions. Reaction engineering leverages the interface where fundamental molecular chemistry meets chemical engineering and technology. Challenges in chemistry can be overcome by the application of new technologies, while engineers may find improved solutions for process development from the latest developments in reaction chemistry. Reaction Chemistry & Engineering is a unique forum for researchers whose interests span the broad areas of chemical engineering and chemical sciences to come together in solving problems of importance to wider society. All papers should be written to be approachable by readers across the engineering and chemical sciences. Papers that consider multiple scales, from the laboratory up to and including plant scale, are particularly encouraged.

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