DOI: 10.1016/j.cej.2021.131365
太阳能蒸汽发电(SVG)被认为是缓解水危机的一种很有前途的方法。然而,由于无法有效地将污染物从剩余废水中分离出来,由废水产生的太阳能蒸汽会导致二次污染。在此,研究者结合喷涂工艺与静电纺丝技术,制备了一种可拦截颗粒的新型纤维结构MOF织物,用于同时产生太阳能蒸汽和吸附有机污染物。该制备策略不仅保持了ZIF-67颗粒固有的孔结构,而且还实现了纳米纤维支架的光热功能化,与常用的共静电纺丝和表面修饰方法相比具有明显的优势。结果表明,所制备的可拦截颗粒的纤维结构MOF织物在一个太阳下实现了94.2%的高太阳能吸收率、1.50 kg m-2 h-1的快速蒸发速率和198.1 mg g-1的超高孔雀石绿(MG)吸附容量。此外,在太阳辐射的辅助下,该织物对MG污染物的去除效率高达99.9%。本研究中MOF织物的结构设计和SVG增强吸附的净水策略将对水处理技术的发展起到一定的启发作用。
图1.a.用于双功能水净化的吸附-太阳能蒸汽发电的示意图。b.PCF/ZIF-67、PCF@ZIF-67和本工作(FIP-PZ)的结构示意图。c.通过不同方法使ZIF-67与PCF相结合的性能比较。
图2.a.ZIF-67织物的制备过程示意图。b.由自由表面静电纺丝系统制备的FIP-PZ0.27的数码照片。ZIF-67负载率为4%(c)、12%(d)和27%(e)的可拦截颗粒的纤维结构ZIF-67织物的SEM图像。FIP-PZ0.27折叠前(f)和折叠后(g);扭曲(h);打结(i);洗涤(j)的数码照片。
图3.a.一个太阳辐射下不同样品的MG吸附能力。b.ZIF-67吸附MG的机理示意图。c.一个太阳辐射下FIP-PZ0.27、PCF/ZIF-67和PCF@-ZIF-67的表面温度;d.FIP-PZ0.27在不同太阳辐照下120s内的最高表面温度。e.FIP-PZ0.27在不同太阳辐照下的MG吸附能力。
图4.a.PCF;PCF/ZIF-67;PCF@ZIF-67和FIP-PZ0.27的太阳能吸收。b.PCF;PCF/ZIF-67;PCF@ZIF-67和FIP-PZ0.27的水接触角。c.一个太阳辐射下不同蒸发器的水分随时间推移的质量损失。d.一个太阳辐射下不同蒸发器污染水的蒸发速率和蒸发效率。
图5.a.水净化前后的有机污染物浓度。b.未经处理的水和冷凝水中的污染物浓度。c.一些同类研究中双功能净水能力的比较。