近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組在玄武巖纖維光熱海水淡化以及水凈化應(yīng)用領(lǐng)域取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以A Versatile Solar-Powered Vapor Generating Membrane for Multi-Media Purification為題，發(fā)表在Separation and Purification Technology（DOI:10.1016/j.seppur.2020.117952）上。

水資源是人類(lèi)生存的基礎(chǔ)，但是廣泛的工業(yè)化和人口增長(zhǎng)使水資源受到污染而變得稀缺。在水處理技術(shù)中，膜處理技術(shù)因具有不產(chǎn)生健康危險(xiǎn)、不需要助濾劑以及使用靈活等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的膜分離過(guò)程需要壓力驅(qū)動(dòng)，能耗較大。

近年來(lái)，利用太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn)為水處理提供新思路。理想的光熱膜材料應(yīng)具有較好的光熱性能、柔韌性和穩(wěn)定性，制備簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉。但是，由于化學(xué)或物理性質(zhì)的限制，較多材料穩(wěn)定性不足、材料價(jià)格昂貴，且光熱膜的制造工藝復(fù)雜，限制了光熱材料在太陽(yáng)能光熱海水淡化以及水凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。

玄武巖纖維光熱膜海水淡化示意圖

該研究以天然玄武巖為原料設(shè)計(jì)并制備出一種較為便宜、穩(wěn)定且耐腐蝕的玄武巖纖維光熱膜，用于光熱海水淡化以及水凈化領(lǐng)域。此光熱膜在紫外線（UV）和近紅外（NIR）范圍內(nèi)均顯示出廣泛的吸收性，具有較好的光熱性能，并可在不同條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

同時(shí)，玄武巖纖維光熱膜在有機(jī)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(xiàn)出較優(yōu)的蒸發(fā)和分離性能，玄武巖纖維光熱膜在太陽(yáng)光照射下的水蒸發(fā)效率可達(dá)1.50 kg.m-2.h-1，并且組裝的太陽(yáng)光蒸發(fā)系統(tǒng)可連續(xù)有效地進(jìn)行海水淡化。

研究表明，玄武巖纖維光熱膜在海水淡化以及水凈化領(lǐng)域具有應(yīng)用前景，如有機(jī)溶劑脫色、油水乳液脫油、高鹽海水脫鹽等，拓展了目前玄武巖纖維以及光熱轉(zhuǎn)化材料在水處理方面的應(yīng)用領(lǐng)域。

論文共同第一作者是深圳先進(jìn)院博士后萬(wàn)鵬和顧曉濱，論文通訊作者是喻學(xué)鋒。研究工作得到廣東省培養(yǎng)高層次人才特殊支持計(jì)劃、深圳市知識(shí)創(chuàng)新計(jì)劃基礎(chǔ)研究、廣東省引進(jìn)領(lǐng)軍人才項(xiàng)目等的資助。