在致密的光热膜中形成的受限水选择性通道，可实现复杂废水的超快净化

《Nature Communications》：Confined water-selective highways in a densified photothermal membrane enable ultrafast purification of complex wastewater

　　

摘要

太阳能驱动的界面蒸发技术是一种可持续且碳中性的淡水生产方法。然而，要实现高蒸发速率与高效污染物去除仍面临挑战，尤其是对于含有高浓度离子以及来自化工和电子制造行业的强极性挥发性有机化合物的废水而言。本文报道了一种基于致密光热膜的特殊结构，该结构能够快速净化这类复杂废水。通过机械压缩以及合理选择亲水聚合物，可以以分子级精度调控致密光热膜的层间纳米结构与化学环境。由于空间位阻效应与化学选择性的协同作用，这种结构能够优先让水透过，同时有效阻挡高浓度离子和强极性挥发性有机化合物的透过。在1千瓦/平方米的功率下，该致密光热膜的水蒸发速率可达2.58千克/平方米·小时。在多种接近饱和的高盐度溶液（盐分浓度为20%）中，该材料仍能保持200小时以上的稳定性能，即便面对高浓度的常见挥发性有机化合物（如苯、甲苯、酚）或强极性挥发性有机化合物（如乙醇、异丙醇、正丁醇），也能实现清洁水的获取。此外，该技术在实际装置中的应用也证明了其在处理复杂废水方面的可行性，进一步凸显了通过分子级设计优化界面结构对于在恶劣条件下实现高效太阳能驱动界面蒸发的重要性。