Ҳамчун як роҳи устувори истифодаи захираҳои об, тозакунии офтоб дар ҳалли мушкилоти нокифояи захираҳои оби тоза ва рафъи камбуди об имкониятҳои калон дорад. Бо вуҷуди ин, технологияи анъанавии тозакунии оби баҳр аксар вақт мушкилот дорад, ба монанди масрафи баланди энергия, таҷҳизоти мураккаб ва арзиши баланд.
Солҳои охир технологияҳои нави пӯшиши намакзада дар асоси наноматериалҳо тадриҷан таваҷҷӯҳи муҳаққиқонро ба худ ҷалб карданд. Оксиди графен графенро коҳиш дод, ҳамчун маводи нави дученака, дар тозакунии офтоб потенсиали назаррасро нишон дод.
Дар муқоиса бо маводи пӯшиши анъанавии намакзада, rGO дорои бартариҳои гузариши аъло, масоҳати баланди мушаххас ва устувории хуби кимиёвӣ мебошад ва интизор меравад, ки самаранокии шӯршавиро беҳтар созад ва масрафи энергияро кам кунад.
Аммо, худи rGO мушкилоти агрегатсионӣ ва таҳшиншавӣ дорад, ки фаъолият ва устувории онро коҳиш медиҳад. Аз ин рӯ, часбондани rGO ба маводҳои кафк барои ташкил додани рӯйпӯши композитии кафки меламин / rGO ба як роҳи муассири беҳтар кардани самаранокӣ ва устувории тозакунӣ табдил ёфтааст.
Бо тағир додани сатҳ ва мустаҳкам кардани хосиятҳои интиқолдиҳандаи маводи кафк, мо rGO-ро дар сатҳи кафк яксон насб кардем, то майдони тамоси онро бо ионҳои намак дар об зиёд кунем. Ҳамзамон, сохтор ва ғафсии рӯйпӯши rGO барои беҳтар кардани самаранокӣ ва устувории шӯршавӣ назорат карда мешавад.
Барои ба даст овардани амиқи механизми намакзада, мо инчунин кафкеи оксиди графен (rGO) камшударо омода кардем. Кафки меламини бо триоксиди графен печонидашуда микроструктураи хоси ковокӣ ва гидрофилӣ дорад, ки ба он имкон медиҳад, ки намнокии хуб дошта бошад ва метавонад обро ба минтақаи бухоршавӣ ҷалб кунад ва имкон медиҳад, ки об зуд пур карда шавад ва аз боришот намак пешгирӣ карда шавад.
Системаи бухоршавии байнифазоӣ аз кафкеи меламини бо графен пӯшонидашуда метавонад самаранокии устувори бухоршавиро дар зери 89.6 кВт m-1 сӯзишвории офтобӣ 2% ба даст орад. Ин системаи бухоршавии байнифазоӣ дорои самаранокии баланди табдилдиҳии офтоб ба гармӣ ва устувории хуби дарозмуддат мебошад, ки потенсиали тозакунии оби баҳрро нишон медиҳад.
Дар айни замон, бӯҳрони ҷаҳонии энергетикӣ ва нарасидани об ба хатари асосии рушди устувори ҷомеаи башарӣ табдил ёфтааст. Барои қонеъ кардани талаботи афзояндаи энергия, ба таҳияи технологияҳои гуногуни табдилдиҳии энергия ва тозакунии об таваҷҷӯҳи бештар дода мешавад.
Технологияи бухоршавии интерфасиалии офтобӣ
Ҳамчун манбаи умедбахши барқароршавандаи энергия, энергияи офтобӣ бо иқтидори ултра калон, универсалӣ, тозагӣ ва қобилиятҳои табдилдиҳии бисёрфунксионалии он вобаста аст. Он потенсиали иваз кардани сӯзишвории истихроҷшударо, ки бо сӯзишвории истихроҷ нигоҳ дошта мешаванд, нишон дод.
Илова ба технологияи фотоэлектрикии офтобӣ, ки бевосита энергияи барқ тавлид мекунад, технологияи табдилдиҳии энергияи офтобӣ-гармӣ инчунин энергияи офтобро ба худ мегирад ва онро ба энергияи гармӣ табдил медиҳад, ки роҳи оддӣ ва самараноки истифодаи энергияи офтоб ҳисобида мешавад.
Энергияи гармие, ки аз энергияи офтоб табдил меёбад, метавонад равандҳои муҳими саноатиро ба монанди нерӯгоҳҳои гармидиҳии офтобӣ, тозакунии офтобӣ, стерилизатсия, системаҳои гармидиҳии офтобӣ ва дигар барномаҳои марбут ба гармиро ба вуҷуд орад. Шуркунии офтобӣ роҳи ҳалли муассирро пешниҳод мекунад, махсусан барои минтақаҳое, ки инфрасохтор надоранд, зеро он метавонад аз оби баҳр бидуни воридшавии иловагии энергия оби тозаро истихроҷ кунад.
Дар солҳои охир, технологияи бухоркунии байнисоҳавӣ, ки тавассути офтоб идора карда мешавад, раванди табдили гармии офтобро дар интерфейси буғи моеъ ҷойгир мекунад ва ба технологияи нави истифодаи энергияи офтобӣ табдил ёфтааст. Дар муқоиса бо гармидиҳии анъанавии интегралӣ, системаҳои бухоршавии байнифазоӣ самаранокии баландтари бухоршавӣ ва аксуламали зудтари гармиро нишон медиҳанд ва алтернативаи эҳтимолӣ барои тоза кардани оби баҳр мебошанд.
То хол оид ба бехтар намудани кобилияти гармии системахои бухоршавии байнифазой тадкикотхои зиёде гузаронида шудаанд. Системаи маъмулии бухоршавии байнисоҳавии офтобӣ аз се қисмати муҳим иборат аст:
Як абсорбери офтобӣ бо ҷабби баланди офтоб ва самаранокии радиатсияи офтобро ба энергияи гармӣ табдил медиҳад; изоляторе, ки гармии табдилёфтаро ба оби куллӣ интиқол медиҳад; ва як роҳи обтаъминкунӣ, ки пайваста обро аз оби умда ба рӯи абсорбери офтобӣ ҷалб мекунад.
Дар таҳқиқоти қаблӣ, шумораи зиёди муҳаққиқон худро барои беҳтар кардани самаранокии умумии табдили энергияи офтоб ба буғ тавассути синтез кардани маводҳои ҷаббанда ва ҷаббандаи энергияи офтобӣ, беҳсозии тарҳрезии роҳҳои нави таъминоти об ва беҳтар кардани сохторҳои изолятсияи гармӣ бахшидаанд.
То ба ҳол, системаҳои бухоршавии байнисоҳавӣ, ки тавассути офтоб идора карда мешаванд, дар бисёр равандҳои саноатӣ, дистилятсияи офтобӣ, стерилизатсияи офтобӣ, тозакунии офтоб ва тавлиди нерӯи офтоб истифода мешаванд. Барои ноил шудан ба иҷрои баланди бухоршавии система, омӯхтани азхудкунии фарохмаҷро дар тамоми спектри офтобии маводи ғарқкунандаи офтоб муҳим аст.
Маводҳои азхудкунандаи энергияи офтобӣ, ки дар системаҳои бухоршавии байнифазиалии офтобӣ таҳия ва омӯхта шудаанд, асосан маводи карбонӣ, зарраҳои плазмоникӣ ва маводҳои аз ҷиҳати спектралӣ интихобшавандаро дар бар мегиранд. Дар байни онҳо, маводи сиёҳ ва карбонати табиӣ дорои қобилиятҳои қавии табдили гармии офтобӣ мебошанд ва барои абсорберҳои фарохмаҷро ва пуршиддат мувофиқанд.
Аз сабаби суръати баланди азхудкунии офтоб, арзиши паст ва устувории хуб, бисёре аз абсорберҳои офтобии карбон, аз ҷумла нанотубаҳои карбон, графит ва оксиди камшудаи графен омӯхта шудаанд. Пас аз солҳои рушд, самаранокии табдили офтоб ба буғ дар зери нури рӯз ба беш аз 90% расид.
Ҳарчанд дар таҳияи масолеҳи азхудкунандаи энергияи офтобӣ ва тарҳрезии сохторҳои бухоркунии байнисоҳавӣ беҳбудиҳои бузург ба амал омадаанд, аксари дастгоҳҳои тозакунии офтобӣ, ки қаблан гузориш шуда буданд, аз ҷамъ шудани намак дар сатҳи болоии бухоркунанда ҳангоми раванди шӯршавӣ ба амал омадаанд. Намаки ҷамъшуда азхудкунии офтобро бозмедорад ва бухоркунандаи ковокро маҳкам мекунад, ки дар натиҷа самаранокии пасти табдили офтоб ба гармӣ ва иҷрои сусти бухоршавӣ ба вуҷуд меояд.
Усулҳои анъанавии физикӣ, аз қабили мавҷҳои ултрасадо ва ғарқ кардани об одатан барои тоза кардани намакҳои ҷамъшуда истифода мешаванд, аммо ин усулҳо метавонанд ба осонӣ ба сохтори бухоршавии интерфейс зарар расонанд.
Барои кам кардани ҷамъшавии намак дар системаҳои бухоршавии байнифазоӣ, бисёр тадқиқотҳо ба рушди бухоршавии гидрофобӣ нигаронида шудаанд. Аммо, бухоркунакҳои гидрофобӣ интиқоли обро ба сатҳи боло маҳдуд мекунанд ва ба ин васила кори бухоршавии системаро коҳиш медиҳанд. Рохи дигари халли ин масъала ин истифода бурдани бухоркунандаи гидрофилик мебошад, ки намаки зиёдатиро аз сатхи боло ба оби умда мебарад.
То имрӯз, бисёр тадқиқотҳо ба тарҳрезии бухоркунакҳои гидрофиликӣ, аз қабили мембранаҳои матоъҳои селлюлозаи гидрофиликӣ, мембранаҳои гидрофиликии коғазӣ ва бухоркунандаҳои биологӣ равона карда шудаанд. Аммо таҳияи системаи бухоршавии байнифазоӣ, ки аз ҷониби офтоб идорашавандаи дарозмуддати устувор ва хеле самаранок як мушкили ҷиддӣ боқӣ мемонад.
Дар ин таҳқиқот, мо як кафкеи ба намак тобовар, офтобии баланд самаранок ва зуд ба гармии зуд ҷавобгӯи коҳишёфтаи оксиди графен (rGO) -ро барои тоза кардани шӯршавии байнифазаӣ бо офтоб дар зери равшании офтобии пасти флуоресцентӣ нишон медиҳем.
Дар сохтори нави сӯрохдор, кафки гидрофилии меламин (MF) ҳамчун асос интихоб карда шуд, ки на танҳо масоҳати сатҳро барои ҷабби офтоб васеъ мекунад, балки парокандагии сершуморро низ афзоиш медиҳад.
Гидрофилии рӯизаминӣ ва ковокии кафкеи камшудаи меламин, ки бо оксиди графен фаро гирифта шудааст, намшавии кофӣ ва омезиши минтақаи табдили гармии офтобӣ ва инчунин зуд пур кардани обро таъмин карда, аз ҷамъшавии намакҳо пешгирӣ мекунад.
Бо истифода аз самаранокии баланди кафкеи меламин, ки бо оксиди графен кам карда шудааст, системаи интерфасиалии офтобӣ қодир аст суръати табдили офтоб ба буғро 89.6% -ро ташкил диҳад.
Ғайр аз он, тавассути ҳамгиро кардани кафкеи камшудаи меламин, ки бо оксиди графен пӯшонида шудааст, ба энергияи тиҷоратии офтобӣ, мо як дастгоҳи тозакунандаи оби баҳр, ки тавассути офтоб идора карда мешавад, бо самаранокии табдили офтоб ба об 56.4% дар зери нури рӯз тарроҳӣ ва истеҳсол кардем. Аз сабаби шӯршавии офтоб, оби тозаи ҷамъшуда ба сифати нӯшокӣ ниёз дорад.
Бо иҷрои аълои бухоршавӣ ва миқёспазирии маводҳои табдилдиҳии офтобӣ ба гармӣ, ин система барои безараргардонии байнисоҳавии оби баҳр, ки тавассути офтоб идора карда мешавад, дурнамои васеъро дар татбиқи амалии тозакунии оби баҳр пешниҳод мекунад.
Миқёспазирии маводи интиқоли гармии шӯршавӣ аз офтоб
Системаи бухоршавии байнифазоӣ дар асоси кафкеи меламини бо оксиди графен пӯшидашуда. Кафки меламин бо оксиди тер графен дар мобайн ҷойгир аст ва аз берун бо қабати кафки полиэтиленӣ (ПЭ) печонида мешавад, то системаи бухоршавии байнифазоӣ аз худ ҳубобӣ созад.
Кафки меламин, ки бо оксиди графен камкардашудаи теллур пӯшонида шудааст, барои зуд азхуд кардани радиатсияи офтобӣ, табдил додани энергияи офтоб ба гармӣ ва тавлиди қувваи пешбаранда барои бухоршавии байнифазаҳо истифода мешавад. Аз тарафи дигар, кафки меламини бо оксиди графен камшудаи гидрофиликӣ метавонад пайваста намакобро ба минтақаи бухоршавӣ ҷалб кунад.
Сохтори ковокии кафкеи меламин, ки бо графен триоксиди пӯшонида шудааст, имкон медиҳад, ки буғи тавлидшуда ба муҳити зист берун равад, ба гирифтани нури офтоб мусоидат мекунад ва ба ин васила самаранокии табдили офтоб ба гармиро афзоиш медиҳад. Кафкаи камшудаи меламин, ки бо оксиди графен фаро гирифта шудааст, ковок ва гидрофилӣ буда, ба он имкон медиҳад, ки обро ба сохтори бухоршавии дар боло тавсифшуда ҷалб кунад ва ҳамзамон намакҳои консентратро дубора ба оби баҳрӣ боз кунад.
Дар раванди бухоршавӣ, консентратсияи намак дар кафк аз консентратсияи оби баҳр дар поён баландтар аст. Тағйирёбии консентратсия боиси таҷзия шудани намак ба оби асосӣ мегардад. Илова бар ин, кафки полиэтилении атроф на танҳо кафки меламинро , ки бо оксиди графен пӯшонида шудааст, кам мекунад , балки табиатан дар сатҳи об ҷамъ мешавад ва талафоти гармиро, ки аз оби шӯри атроф ба вуҷуд меояд, пешгирӣ мекунад.
Системаҳои бухоркунии интерфейс метавонанд бидуни ниёз ба тарҳҳои мураккаби сохтмонӣ дар сатҳи об пайваста ва самаранок кор кунанд. Ғайр аз он, азбаски бухоршавӣ дар интерфейси газ ва моеъ ба амал меояд, системаи бухоршавии байнифазоӣ ҳангоми дур шудани интерфейс метавонад мустақилона ҳаракат кунад.
Кафки меламин, ки бо оксиди графен кам карда шудааст, ҷузъи калидии системаи бухоршавии байнифазоӣ мебошад. Кафки меламин дар суспензияи коллоидии оксиди графен таъмид карда шуд, то кафки камшудаи меламини бо оксиди графин пӯшидашуда тайёр карда шавад ва сипас оксиди графен бо усули гидротермалӣ ба оксиди графамин кам карда шуд.
Кафкаи камшудаи меламин, ки бо оксиди графин фаро гирифта шудааст, бо диаметри 3.5 см ва ғафсии 1.6 см сохтан осон аст ва ранги он сиёҳи чуқур аст.
Ноҳамвории сатҳи маводи кафкшудаи меламин, ки бо оксиди графен коҳиш ёфтааст, бо истифода аз микроскопи оптикии сеченака мушоҳида шудааст, ки тағирёбии баландии беш аз 300 мкмро нишон дод. Сохтори сатҳи ноҳамвори композитҳои табдилдиҳии гармии офтобӣ асосан ба сохтори ковоки кафкеи меламин мансуб аст ва оксиди тағирёфтаи графен коҳишёфта низ ноҳамвории рӯи заминро зиёд мекунад.
Ноҳамвории рӯизаминӣ майдони сатҳи азхудкунии офтобро афзоиш дода, паҳншавии сершумори нури офтобро афзоиш медиҳад ва ба ин васила самаранокии табдилдиҳии офтоб ба гармии системаро беҳтар мекунад. Микроструктураи кафкеи меламини омодашуда дар андозаҳои гуногун. Сатҳи кафкеи меламин, ки бо оксиди графен фаро гирифта шудааст, сохтори чинии шабакавӣ ва ба ҳам алоқамандро нишон медиҳад.
Андозаи сӯрохии кафкеи меламини бо rGO печонидашуда аз 20 то 40 мкм аст. Сохтори сӯрохиҳои кушод ва сатҳи чиндор ба таҳшиншавии оксиди графен мусоидат мекунанд. Кафки меламин, ки бо оксиди графен кам карда шудааст, аз ҳисоби гидрофилии кафки меламини ковокӣ намнокии хуби об дорад.
Вақте ки қатраҳои об ба рӯи кафкҳои меламини графен, ки бо оксиди камшуда пӯшонида шудаанд, мерасад, он дар давоми 0.5 сония пурра ҷаббида мешавад. Сатҳи гидрофилии композитҳои камшудаи оксиди графен метавонад дренажро дар дохили сохтори ковок зуд роҳнамоӣ кунад. Порозияи камшудаи кафкҳои меламин бо оксиди графен бо роҳи муқоисаи тағироти оммавӣ пеш аз азхудкунии об ва пас аз он муайян карда шуд.
Порозияи кафкеи меламин бо оксиди графен пӯшида метавонад ба 85.55% мерасад. Азхудкунии энергияи офтоб тавассути кам шудани кафкеи меламин, ки бо оксиди графен фаро гирифта шудааст, бевосита ба самаранокии табдили офтоб ба гармии система таъсир мерасонад. Барои арзёбии муқовимат ба намак, кафки меламин, ки бо оксиди графен кам карда шудааст, дар маҳлули хлориди натрий (3.5 вазн) ҷойгир карда шуд.
Пас аз он 3 г хлориди сахти натрий дар сатҳи боло ҷойгир карда шуд ва кафки меламини Терго дар зичии офтобии 1 кВт m-2 ҷойгир карда шуд. Микдори намаки сахт баъди 120 дакика тадричан хал мешавад.
Вақте ки нури офтоб ба сатҳи болоии кафки меламинии бо rGO пӯшонидашуда меафтад , ҳарорати кафки меламинии бо rGO пӯшонидашуда дар давоми чанд дақиқа зуд баланд мешавад ва дар тамоми раванди бухоршавӣ дар 35°C боқӣ мемонад. Азбаски ҳалшавандагии намак аз ҳарорат вобаста аст, ҳар қадар ҳарорат баландтар бошад, намак ҳамон қадар тезтар ҳал мешавад ва аз ин рӯ, оҳани намак метавонад дубора ба оби рӯизаминӣ ҳал шавад.
Дар кафкеи камшудаи меламин, ки бо оксиди графен фаро гирифта шудааст, дорои сӯрохиҳои сершумори дорои қобилияти азхудкунии об мебошад, ки метавонад ба сатҳи боло обро таъмин кунад, намакҳо метавонанд аз сатҳи боло ба зерқабати об ҳаракат кунанд. Тағйирёбии ҳарорат боиси тағйирёбии шӯршавӣ байни сатҳи болои бухоршавӣ ва бадан мегардад.
Барои ба даст овардани фарохмаҷро ва самараноки энергияи офтобӣ, кафки меламин бо кафки меламини гидрофиликии ковокӣ тағир дода шуд ва ба ин васила майдони сатҳи азхудкунии офтобро афзоиш дод ва парокандашавии сершуморро афзоиш дод.
Системаи бухоршавии байнифазаҳои офтобӣ дар асоси кафкеи меламини бо rGO пӯшидашуда аксуламали босуръати гармиро дар зичии нерӯи офтобии 1 кВт m−2 нишон медиҳад ва ба самаранокии табдилдиҳии гармии офтобии устувор 89.6% мерасад.
Дар ниҳоят, мо як бухоркунандаи кафкҳои меламини бо оксиди графи камкардашударо ба як камераи офтобӣ ворид кардем, ки метавонад 56.4% оби ошомиданӣ бо ҷамъшавии намак дар 1 кВт м-2 тавлид кунад.
Мо дар назар дорем, ки ин дастгоҳи тозакунии байнисоҳавӣ бо энергияи офтобӣ метавонад дар ҷазираҳои ҷудогона ё дар уқёнус барои ҷамъоварии оби ошомиданӣ аз оби фаровони баҳр ё дигар захираҳои оби шӯр истифода шавад.
хулоса
Кафки меламини бо rGO-пўшонидашуда ҳамчун технологияи инноватсионӣ ва самараноки тозакунии офтобӣ дорои потенсиали бузург ва дурнамои татбиқ мебошад. Он метавонад на танҳо захираҳои боэътимоди оби тозаро барои минтақаҳои камоб таъмин намояд, балки вобастагии энергияро аз энергияи анъанавӣ коҳиш диҳад, истеъмоли энергия ва олудашавии муҳити зистро коҳиш диҳад.
Натиљањои тањќиќоти мазкур дар њалли проблемаи глобалии нарасидани оби ширин сањми муњим гузошта, ба татбиќи рушди устувор мусоидат мекунанд.
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи кафки меламинии SINOYQX, лутфан бо мо тавассути почтаи электронии [email protected] тамос гиред ё ба мо занг занед: +86-28-8411-1861.
Баъзе тасвирҳо ва матнҳо аз Интернет нусхабардорӣ карда мешаванд ва ҳуқуқи муаллиф ба муаллифи аслӣ тааллуқ дорад. Агар ягон қонунвайронкуние вуҷуд дошта бошад, лутфан бо мо тамос гиред, то нест кунед.