Donnan效应Janus蒸发器

高盐无结晶

基于离子选择性水凝胶，利用Donnan排斥机制实现高盐度下长期稳定脱盐。

任海涛 · Hong-Bei, He · Qing-Kai, Zhu · 李婷婷 · Lou, Chingwen · Lin, Jia Horng

Desalination 2024

具体参数

蒸发速率

{'zh': '3.04', 'en': '3.04'} kg·m⁻²·h⁻¹

Donnan电势差

{'zh': '157.4', 'en': '157.4'} mV

技术优势

高盐不结盐

离子选择性水凝胶通过Donnan排斥效应将盐离子阻挡在本体溶液中，蒸发器在3.5 wt%卤水中持续运行无结晶。

光照下高效蒸发

Fe₃O₄宽带光吸收剂将光能高效转化为热限域于蒸发界面，一个太阳下蒸发速率达3.04 kg·m⁻²·h⁻¹。

无需外接电源

Donnan电势由水凝胶自身的离子选择性产生，排盐完全依赖界面电荷，不需要电渗析或反渗透的加压/电驱动。

应用场景

• 海水淡化：在高盐海水中稳定蒸发而不结盐，直接获取淡水。
• 零排放脱盐：处理高浓度卤水浓缩至近饱和也不会结晶堵塞。
• 太阳能水处理：仅用太阳能驱动蒸发，免去电驱动脱盐的复杂系统。
• 离网淡水获取：无需电网，直接漂浮于水面利用阳光产水。
• 农业灌溉：淡化苦咸水或海水用于灌溉，不依赖复杂预处理。