沙棘果渣生物炭在太阳能蒸汽生成中的高效海水淡化与污染物协同去除机制研究

针对光热转换材料成本高、效率低的瓶颈问题，山西学者以沙棘果渣为原料制备梯度热解生物炭(SRB200-600)，系统研究其在太阳能蒸汽蒸发(SSE)技术中的性能。研究发现SRB600在1太阳辐照下实现2.07 kg m-2h-1蒸发速率和98.9%光热转换效率，同步将海水中Na+、Mg2+等离子浓度降低3-4个数量级，对重金属(Pb2+/Cd2+等)和染料的去除率近100%，为农业废弃物高值化利用与可持续水处理提供新策略。

　　

随着全球水资源危机加剧，海水淡化与污水净化技术成为研究热点。太阳能蒸汽蒸发(SSE)技术因其清洁高效特性备受关注，但传统光热转换材料存在制备复杂、成本高昂等缺陷。与此同时，我国每年产生大量沙棘果渣(SRs)未被合理利用，造成资源浪费。山西忻州的研究团队创新性地将农业废弃物转化为功能材料，在《Separation and Purification Technology》发表的研究揭示了沙棘果渣生物炭(SRBs)在SSE系统中的多重效能。

研究采用梯度热解法(200/400/600℃)制备SRBs，通过BET比表面积分析、紫外-可见光谱等技术表征材料特性，建立模拟海水淡化与污染物去除体系，结合15次循环实验评估稳定性。

【SRB特性】
电镜显示SRB600形成丰富的微/介孔结构，比表面积达283.46 m²g^-1，较SRB200提升170倍。拉曼光谱证实高温热解增强sp²杂化碳结构，使光吸收率提升至98.3%。

【海水淡化性能】
SRB600蒸发速率达2.07 kg m^-2h^-1，归因于：① 优化的孔径分布实现快速输水；② 降低水蒸发焓至1426 kJ kg^-1；③ 表面温度在10分钟内升至46.3℃。处理后离子浓度显著降低，如Mg²⁺从6720 mg L^-1降至0.12 mg L^-1。

【污染物去除】
SRB600对Pb²⁺、Cd²⁺的富集系数达200倍，机理包括：① 含氧官能团(-COOH/-OH)络合；② 静电吸附；③ 阳离子-π作用。染料去除实验显示，甲基紫等8小时内去除率100%，归功于π-π堆积和孔径筛分效应。

【结论与意义】
该研究首次证实沙棘果渣生物炭在SSE系统中的三重功能：高效光热转换器、离子筛和污染物吸附剂。SRB600的原料成本不足2.32美元/千克，且无需化学活化，相比传统材料具有显著经济优势。成果不仅为农业废弃物资源化提供范例，更开创了"一材多用"的水处理新模式，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中"清洁饮水和卫生设施"目标具有实践价值。Cuizhu Sun团队指出，该材料在真实环境中的长期稳定性及规模化生产工艺仍需进一步探索。