19 июля 2024 года китайские ученые опубликовали в журнале Nature Communications результат исследования по удалению микропластика из воды с помощью эффективной межфазной платформы солнечного испарения (ISEP). Испарительная платформа может удалять микропластик из воды, одновременно производя пресную воду.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communions.
1. Эффективная мощность производства пресной воды.
Платформа испарения воды является основой для производства пресной воды. Он преобразует световую энергию в тепловую, способствует испарению воды и достигает эффекта снижения концентрации ионов в воде.
В ходе эксперимента исследователи использовали коммерческий углеродный войлок в качестве основного материала для подготовки платформы для испарения воды. Углеродный войлок представляет собой трехмерный материал с высокой эффективностью фототермического преобразования и гидрофильной пористой структурой. Материал способен преобразовывать поглощенную солнечную энергию в тепловую энергию. Его пористая структура способствует быстрой передаче и испарению воды, что значительно повышает эффективность производства пресной воды.
Результаты эксперимента показывают, что скорость испарения трехмерной солнечной испарительной платформы (3D-ISEP) составляет 2,10 кг (на квадратный метр в час) при интенсивности освещения 1 солнца, что в 4,5 раза превышает скорость испарения чистой воды. и он показывает стабильные характеристики испарения в различных растворах (разные значения pH, концентрации и размеры микропластика).
а. Схема устройства испарения воды и инфракрасное изображение; б. Диаграмма зависимости массы и времени испарения воды; в. Диаграмма скорости испарения воды различных материалов; д. Количество микропластика в разных пробах воды; е. Микроскопические изображения морской воды и конденсированной воды; ф. Изображение конфокальной рамановской микроскопии in situ; г. Диаграмма спектра комбинационного рассеяния света.
2. Мощная способность удаления микропластика.
Исследователи нанесли полиэтиленимин (PEI) на поверхность углеродного войлока методом прививки, чтобы получить композитный материал «углеродный войлок-полиэтиленимин (CP-PEI)». Полиэтиленимин содержит большое количество аминогрупп и обладает хорошей адсорбционной способностью к микропластику, что придает композитному материалу способность удалять микропластик в воде.
Результаты экспериментов показывают, что платформа для испарения воды, изготовленная из композитного материала «углеродный войлок-полиэтиленимин (CP-PEI)», может достичь степени удаления микропластика 100% через 6 часов под 1 солнечным освещением. Даже в темноте платформа для испарения воды по-прежнему обеспечивает удаление микропластика на 18 %.
а. УФ-видимый спектр; б. Схема механизма удаления микропластика солнечной испарительной платформы; в. Скорость удаления микропластика, смоделированная в COMSOL; д. Связь между микропластиком разной концентрации и скоростью удаления; е. Связь между микропластиком разных значений pH и скоростью удаления; ф. Связь между различными типами микропластика и скоростью удаления; г. Микроскопические изображения микропластика в водном растворе в разное время.
3. Пресную воду, производимую испарительной платформой, можно пить напрямую.
В ответ на двойную проблему нехватки пресной воды и загрязнения водных ресурсов микропластиком, разработанная исследователями солнечная платформа для испарения воды обеспечивает «беспроигрышное» решение. В реальной морской среде солнечная испарительная платформа может не только эффективно удалять микропластик и твердые частицы из морской воды, но и значительно снижать концентрацию ионов. Приготовленная с его помощью конденсированная вода может соответствовать мировым стандартам питьевой воды.
Заключение
Микропластик стал одним из четырех новых загрязнителей, привлекших широкое международное внимание. Их накопление в воде не только сильно загрязняет окружающую среду, но и хронически отравляет наш организм. Удаление микропластика из воды неизбежно. Давайте начнем с мелочей нашей жизни и воспользуемся силой науки и техники для преодоления проблем, вызванных нехваткой ресурсов пресной воды и загрязнением воды.
