半干旱条件下未处理多汁生物质作为天然吸附剂用于大气水收集的实验研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：EXPERIMENTAL STUDY OF UNPROCESSED SUCCULENT BIOMASS AS NATURAL SORBENTS FOR ATMOSPHERIC WATER HARVESTING IN SEMI-ARID CONDITIONS

本综述创新性地提出并验证了直接使用未加工的多汁植物生物质（如Carpobrotus rossii和Aptenia cordifolia）作为天然吸附剂用于大气水收集（AWH）的低成本、可持续新范式。研究表明，在高温高湿（90% RH, 40 °C）条件下，其吸附容量（分别达1.28 g/g和1.08 g/g）显著优于商用硅胶（0.26 g/g），并具备优异的快速吸附-解吸循环性能（>85%解吸率，65 °C）及生物可降解性，为半干旱地区提供了一种极具前景的被动式水收集解决方案。

　　

Highlight

Preliminary Sorption-Cycling Evaluation

一项初步筛选研究针对九种植物物种展开，以评估它们用于大气水收集的潜力。研究采用了两个性能指标：在交替湿度条件下的水吸附能力，以及在再生循环过程中的机械稳定性。未研磨的原始植物组织被切割成均匀片段（1-2 cm），并按照第2.5节描述的吸附-解吸方案进行测试，即在25 °C和60%相对湿度（RH）下吸附，随后在65 °C和10% RH下解吸。

正如结果所示，Carpobrotus rossii (CR) 和 Aptenia cordifolia (AC) 在初步筛选中表现出最高的性能。因此，它们被选为后续详细研究的重点材料。

Conclusion

本研究重点介绍了两种未加工的植物基材料——莫邪菊（Carpobrotus rossii, CR）和心叶日中花（Aptenia cordifolia, AC）——作为可持续吸附剂在半干旱条件下用于大气水收集的有效性。两种物种均表现出高水分吸附能力，在90%相对湿度（RH）和40 °C条件下，CR和AC的吸附容量分别达到1.28 g/g和1.08 g/g，显著优于硅胶。吸附动力学揭示了快速的水分吸收，在150分钟内超过80%的平衡质量增益在中等湿度（60% RH, 25 °C）下实现。吸附-解吸循环证明了优异的可逆性和有效的热再生能力，在65 °C下解吸率超过85%。结构和化学分析证实了它们具有中孔结构和丰富的亲水基团，凸显了其作为低成本、可生物降解且可持续的吸附剂，在可扩展的大气水收集应用中具有巨大潜力。