研究目的
开发一种具有多级粗糙度的膜材料，该材料能高效实现太阳能热转换，并兼具优异的防污性能，可用于水净化和海水淡化。
研究成果
所研发的多级粗糙度膜展现出高效的太阳能热转换能力与优异的抗污染性能，实现了高清洁水产量与太阳能水蒸发效率。该膜在复杂原水条件下的耐久性与性能表现，使其成为太阳能驱动膜蒸馏系统的极具前景的解决方案。
研究不足
该研究未探讨恶劣天气条件或不稳定太阳辐射对膜性能的影响。此外，超过300小时的长期耐久性及工业环境中的可扩展性仍需进一步研究。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过在纳米纤维膜上固定纳米粒子组装的超结构来制备多级粗糙度膜。该方法包括对PVDF膜进行简单的FTCS-CB悬浮液喷涂处理。
2：样本选择与数据来源：
以商用PVDF膜为基材，进料溶液包括天然海水、含油污水和高盐溶液。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于形貌表征的SEM、用于光吸收测试的分光光度计、用于孔径分布的压汞法、用于导热系数测量的Hot Disk装置、用于表面元素组成的XPS、用于润湿性测试的接触角分析仪、用于表面温度测量的红外相机以及膜蒸馏测试装置。材料包括PVDF膜、FTCS、CB纳米粒子、乙醇、正己烷和盐酸多巴胺。
4：实验步骤与操作流程：
制备过程包括将FTCS-CB悬浮液喷涂到PVDF膜上，随后冲洗并干燥。在太阳光模拟条件下测试MD性能，并监测温度、渗透通量和盐截留率。
5：数据分析方法：
基于渗透通量和温度测量计算太阳能-水效率。盐截留率通过进料液和蒸馏液的电导率测量确定。
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PVDF membrane
0.45 μm in pore size and 100 μm in thickness
Millipore Corporation
Substrate for the multilevel-roughness membrane
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CB nanoparticles
Cabot Corporation
Light-absorbing material for solar-thermal conversion
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FTCS
1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodecyltrichlorosilane
Adamas Reagent, Co., Ltd.
Adhesive for nanoparticle assembly and surface fluorination
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SEM
SU-70
Characterization of membrane morphology and microstructure
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Spectrophotometer
UV-3150 UV–VIS
Measurement of light absorption, transmission, and reflection
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Mercury intrusion porosimetry
AutoPore IV 9510
Measurement of pore size distributions, mean pore size, and porosity
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Hot Disk apparatus
TPS 2500S
Measurement of thermal conductivities of membranes
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XPS
VG Escalab Mark II
Surface elemental composition analysis
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Contact angle analyzer
DropMeter A-200
MAIST
Measurement of contact angles
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IR camera
T1050sc
Measurement of surface temperature
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Solar simulator
PLS-SXE300D
Beijing Perfect Light Technology Co., Ltd.
Light source for solar simulation
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Optical power meter
PD130
Beijing Perfect Light Technology Co., Ltd.
Measurement of solar density
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Precision balance
CPA225D
Sartorius
Measurement of mass change of the distillate
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