DOI：10.1016/j.desal.2019.114288
太陽能驅動膜蒸餾（SDMD）是一種新興的海水淡化技術，具有解決全球淡水資源短缺的潛力。然而，該技術仍存在光熱復合膜合成工藝繁瑣、成本高、光熱轉換效率低等缺點。本文采用真空輔助過濾法制備了Fe3O4/聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（Fe3O4/PVDF-HFP）吸收劑，由于Fe3O4納米粒子與PVDF-HFP納米纖維之間的協同作用而表現出很強的界面黏附，因此對SDMD具有優異的性能。得益于Fe3O4納米顆粒對太陽能的良好吸收和Fe3O4/PVDF-HFP膜的高孔隙率，跨膜溫度升高，蒸汽的跨膜阻力顯著降低。在1 kW m-2的太陽輻射下，光熱膜的滲透通量為0.97 kg m-2 h-1，除鹽率為99.99％，光熱轉化效率為迄今為止報道的最高值（53％）。此外，這種復合膜在中試規模的系統中工作穩定，顯示出21.99 kg m-2 h-1的高性能，比無太陽能系統高11％，從而表明其在實際應用中的廣闊前景。
圖1.SDMD實驗裝置示意圖。
圖2.（a）不同PVDF-HFP含量制備的PVDF-HFP納米纖維膜的粒徑分布：（1）10%，（2）12%，（3）14%。
圖3.（a）進料溫度為60℃時，10%、12%、14%PH膜的滲透通量；（b）進料溫度為60℃時，10%、12%、14%PH膜的滲透電導率；（C）不同進料溫度下，12%PH膜的滲透通量，誤差條表示標準偏差；（d）在10次MD試驗中，12%PH膜的滲透通量和電導率。
圖4.（a）Fe3O4/PVDF-HFP膜的合成過程；（b）Fe3O4的XRD圖譜；（c）Fe3O4納米粒子的TEM圖像和SAED圖案；（d）Fe3O4納米粒子的HRTEM圖像；（e）Fe 2p在Fe3O4（i）和Fe3O4/PVDF-HFP（ii）中的XPS光譜；（f）Fe3O4/PVDF-HFP膜的FE-SEM圖像和水接觸角；（g）PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的紫外-可見吸收光譜。
圖5.（a）太陽能蒸發效率和溫度變化測試裝置的示意圖；水在1 kW m-2（i）和3 kW m-2（iv）的光照下，PVDF-HFP膜在1 kW m-2（ii）和3 kW m-2（v）的光照下，Fe3O4/PVDF-HFP膜在1 kW m-2（iii）和3 kW m-2（vi）的光照下，照射20分鐘后的紅外相機圖像；（c）在1 kW m-2太陽輻射下水、PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的蒸發速率性能；（d）在不同的太陽輻射下，Fe3O4/PVDF-HFP膜的水蒸發性能；（e）在1 kW m-2太陽輻射下水、PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的蒸發效率；（f）在不同的太陽輻射下，Fe3O4/PVDF-HFP膜的光熱效率，誤差條表示標準偏差；（g）不同氯化鈉濃度下水蒸發性能的時程；（h）在太陽輻射（1 kW m-2）下，Fe3O4/PVDF-HFP膜對3.5 wt％NaCl溶液的蒸發循環性能。
圖6.（a）常規MD和新型SDMD的示意圖；（b）PVDF-HFP膜（i）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（iv）進料表面的照片；在無日光照射的情況下PVDF-HFP膜（ii）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（v），在輻射強度為1 kW m-2照射30分鐘后，PVDF-HFP膜（iii）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（vi）的紅外相機圖像；（c）沿水流動方向的膜表面溫度分布；（d）在不同的日光照射下不同膜的滲透液通量，誤差條表示標準偏差；（e）在不同的日光照射下不同膜的能量效率，誤差條表示標準偏差；（f）在10個循環的SDMD試驗中，Fe3O4/PVDF-HFP膜的滲透通量和電導率性能。
圖7.（a）中試規模的太陽能膜蒸餾系統的照片；（b）中試規模設備中PVDF-HFP和Fe3O4/PVDF-HFP膜的滲透通量和（c）滲透電導率。誤差條表示標準偏差。
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