董淑英/朱永法合作CEJ：纤维素石墨烯气凝胶，高效海水淡化与废水净化！

论文信息

第一作者：董淑英

通讯作者：董淑英副教授、朱永法教授

通讯单位：河南师范大学、清华大学

DOI: 10.1016/j.cej.2021.133824

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水是生命之源，在生命系统中起着重要作用。然而，水的不合理利用及污染导致不发达国家和地区的淡水短缺，这是社会必须面对的严重问题。鉴于地球上的海水量占总蓄水量的96.5%，海水是获取淡水资源的有效途径。因此，太阳能驱动的海水淡化技术因其清洁、低能耗等优点而受到研究人员的广泛关注。

图1. CGA气凝胶的制备流程、FTIR与Raman光谱。

文章要点1：在本文中，作者成功制备出一种多孔亲水/疏水纤维素石墨烯气凝胶(CGA)，以实现太阳能驱动含重金属废水脱盐与净化中的高效水循环。在1个太阳照射下，该气凝胶在模拟或实际海水中4 h可达到7.2 kg m^-2的水蒸发效率，满足两个成年人的日常需水量。

文章要点2：研究发现，由于界面蒸发以及重金属离子与含氧官能团之间形成的氢键与螯合键，所制备出的CGA还可以有效减少污水中的重金属，从而获得无生物毒性的水。该气凝胶的高效水循环主要可归因于疏水性还原氧化石墨烯(rGO)的光热转化，亲水性纤维素片的随机堆积与交联形成的互连多孔结构以及其中的孔隙作为水蒸发的供给通道。

文章要点3：在开放系统中，风、湿度、环境温度等环境因素可促进CGA的水分蒸发；而在封闭系统中，减少冷凝水的光反射和空间相对湿度更有利于提高蒸发效率。

图2. 所制备出CGA气凝胶的理化性质表征。

图3. 所制备出CGA气凝胶的SEM形貌表征。

图4. CGA气凝胶的质量变化与光热性能。

图5. 界面温度触发的高效水蒸发性能。

图6. 由环境因素决定的高效水分蒸发性能。

图7. CGA-8净化含重金属废水机理与生物毒性评估。

参考文献

Shuying Dong, Yinlan Zhao, Jingyi Yang, Wen Li, Wuyue Luo, Shuxun Li, Xiaodan Liu, Hongyang Guo, Chongfei Yu, Jianhui Sun, Jinglan Feng, Yongfa Zhu. Solar water recycling of carbonaceous aerogel in open and colsed systems for seawater desalination and wastewater purification. Chem. Eng. J. 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133824.