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全球淡水资源短缺，传统海水淡化耗能大。研究人员开展太阳能界面蒸发（SIE）与低品位废热（LGWH）耦合研究，制备 PDA/PVA 海绵蒸发器。该蒸发器蒸发速率超 8.73 kg m?2 h?1 ，抗盐性强。为净水生产提供新方案。
在当今世界，淡水资源的短缺问题愈发严峻，就像一场日益逼近的危机，笼罩着人类社会。随着人口的不断增长和社会的持续发展，对淡水的需求越来越大，然而地球虽然大部分被水覆盖，可海水却无法直接为人类所用。传统的海水淡化方法，就像是一个个 “耗能巨兽”，在生产淡水的过程中消耗大量能源，这在倡导低碳环保的时代背景下，显得格格不入。
太阳能界面蒸发（SIE）技术的出现，曾让人们看到了解决淡水危机的希望。它能利用太阳能将盐水转化为淡水，既环保又可持续。SIE 主要依靠光热材料，把太阳光能转化为热能，为水在气液界面的蒸发提供所需的能量。但是，这项技术存在不少短板。一方面，它严重依赖阳光，一旦遇到阴天或夜晚，就无法正常工作；另一方面，其理论蒸发效率较低，在 1 kW m?2 的光照下，理论水蒸发速率仅为 1.47 kg m?2 h?1 ，远远无法满足人们日常生产生活的需求。而且，3D 太阳能界面蒸发器的制备过程复杂，这也限制了其大规模应用。
为了攻克这些难题，研究人员踏上了探索之路。虽然文中未明确提及研究机构，但他们开展了一项极具创新性的研究，旨在构建一种全新的界面蒸发系统，解决淡水生产效率低和抗盐性差等问题。
研究人员从地球的核壳结构中获得灵感，设计并制备了一种简单易制、可规模化生产的全天候三维超亲水聚多巴胺改性聚乙烯醇海绵（PDA/PVA 海绵）界面水蒸发系统，该系统由光热和低品位废热（LGWH）耦合驱动。在这项研究中，研究人员用到了几个主要关键技术方法：首先，通过原位覆盖聚多巴胺（PDA）调整聚乙烯醇海绵（PVA 海绵）的表面亲水性；其次，将铜管嵌入 PDA/PVA 海绵中引入 90°C 的低品位废热。
下面来看看具体的研究结果：
- 降低水蒸发焓：通过在 PVA 海绵表面原位覆盖 PDA，调整了其表面亲水性，水蒸发焓从 2130 J g?1 大幅降低至 1697 J g?1 。这意味着水蒸发所需的能量减少，为提高蒸发效率奠定了基础。
- 提高蒸发速率：在 1 kW m?2 的光照和 90°C LGWH 输入的条件下，该系统的水蒸发生产率超过 8.73 kg m?2 h?1 ，这一数据远超以往报道的海绵基蒸发器，展现出该系统在高效产水方面的巨大潜力。
- 出色的抗盐性：PDA/PVA 海绵凭借其优异的吸水性，表现出很强的抗盐属性。在浓度高达 20 wt% 的高浓度盐水中，其蒸发速率几乎没有下降，这为在海水等含盐量高的水源中进行淡水生产提供了有力保障。
- 高离子去除率：该蒸发器在处理盐水和废水时，表现出出色的耐久性。收集到的纯化模拟海水，离子去除率高达 99.9%，达到了饮用水标准，这意味着生产出的淡水质量可靠，可直接供人类饮用。
综合来看，这项研究成功设计并制备了大面积、高质量的 PDA/PVA 海绵光热和低品位废热耦合界面蒸发器。该蒸发器由于具有宽吸收光谱和高效的水传输性能，被应用于全天候高效水蒸发系统。其在提高淡水生产效率、解决淡水危机方面具有重要意义，同时也为抗盐性研究提供了新的思路和方向。这一研究成果发表在《Desalination》上，为相关领域的研究开辟了新的道路，有望推动淡水生产技术的进一步发展和应用，让更多人受益于高效、环保的淡水生产方式。
