DOI：10.1016/j.desal.2019.114288

太阳能驱动膜蒸馏（SDMD）是一种新兴的海水淡化技术，具有解决全球淡水资源短缺的潜力。然而，该技术仍存在光热复合膜合成工艺繁琐、成本高、光热转换效率低等缺点。本文采用真空辅助过滤法制备了Fe3O4/聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（Fe3O4/PVDF-HFP）吸收剂，由于Fe3O4纳米粒子与PVDF-HFP纳米纤维之间的协同作用而表现出很强的界面黏附，因此对SDMD具有优异的性能。得益于Fe3O4纳米颗粒对太阳能的良好吸收和Fe3O4/PVDF-HFP膜的高孔隙率，跨膜温度升高，蒸汽的跨膜阻力显著降低。在1 kW m-2的太阳辐射下，光热膜的渗透通量为0.97 kg m-2 h-1，除盐率为99.99％，光热转化效率为迄今为止报道的最高值（53％）。此外，这种复合膜在中试规模的系统中工作稳定，显示出21.99 kg m-2 h-1的高性能，比无太阳能系统高11％，从而表明其在实际应用中的广阔前景。

图1.SDMD实验装置示意图。

图2.（a）不同PVDF-HFP含量制备的PVDF-HFP纳米纤维膜的粒径分布：（1）10%，（2）12%，（3）14%。

图3.（a）进料温度为60℃时，10%、12%、14%PH膜的渗透通量；（b）进料温度为60℃时，10%、12%、14%PH膜的渗透电导率；（C）不同进料温度下，12%PH膜的渗透通量，误差条表示标准偏差；（d）在10次MD试验中，12%PH膜的渗透通量和电导率。

图4.（a）Fe3O4/PVDF-HFP膜的合成过程；（b）Fe3O4的XRD图谱；（c）Fe3O4纳米粒子的TEM图像和SAED图案；（d）Fe3O4纳米粒子的HRTEM图像；（e）Fe 2p在Fe3O4（i）和Fe3O4/PVDF-HFP（ii）中的XPS光谱；（f）Fe3O4/PVDF-HFP膜的FE-SEM图像和水接触角；（g）PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的紫外-可见吸收光谱。

图5.（a）太阳能蒸发效率和温度变化测试装置的示意图；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分钟后的红外相机图像；（c）在1 kW m-2太阳辐射下水、PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的蒸发速率性能；（d）在不同的太阳辐射下，Fe3O4/PVDF-HFP膜的水蒸发性能；（e）在1 kW m-2太阳辐射下水、PVDF-HFP膜和Fe3O4/PVDF-HFP膜的蒸发效率；（f）在不同的太阳辐射下，Fe3O4/PVDF-HFP膜的光热效率，误差条表示标准偏差；（g）不同氯化钠浓度下水蒸发性能的时程；（h）在太阳辐射（1 kW m-2）下，Fe3O4/PVDF-HFP膜对3.5 wt％NaCl溶液的蒸发循环性能。

图6.（a）常规MD和新型SDMD的示意图；（b）PVDF-HFP膜（i）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（iv）进料表面的照片；在无日光照射的情况下PVDF-HFP膜（ii）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（v），在辐射强度为1 kW m-2照射30分钟后，PVDF-HFP膜（iii）和Fe3O4/PVDF-HFP膜（vi）的红外相机图像；（c）沿水流动方向的膜表面温度分布；（d）在不同的日光照射下不同膜的渗透液通量，误差条表示标准偏差；（e）在不同的日光照射下不同膜的能量效率，误差条表示标准偏差；（f）在10个循环的SDMD试验中，Fe3O4/PVDF-HFP膜的渗透通量和电导率性能。

图7.（a）中试规模的太阳能膜蒸馏系统的照片；（b）中试规模设备中PVDF-HFP和Fe3O4/PVDF-HFP膜的渗透通量和（c）渗透电导率。误差条表示标准偏差。