【研究背景】
随着全球水危机的加剧，可持续的海水淡化解决方案变得尤为重要。由化石燃料驱动的传统海水淡化技术因其固有的过程局限性，主要面临高排放和卤水处理的环境问题，有必要寻找可再生的并且环境友好的替代技术方案。太阳能驱动的海水淡化技术因其低碳、低成本和维护简单等优势而备受关注。然而，这些技术面临如盐分积累、复杂的制造过程和材料结构增加应用成本等挑战，这些问题限制了太阳能淡化技术的实际应用潜力。![]()
广东工业大学材料与能源学院能源技术及系统研究团队以及广东省功能软凝聚态物质重点实验室的研究人员提出了一种仿生太阳能驱动渗透海水淡化（BISO）装置，它具有优异的除盐能力和抗空化性能，研究结果展示了BISO装置潜在的应用前景。相关工作以“Bioinspired
Solar-Driven Osmosis for Stable High Flux Desalination” 为题在《Environmental
Science & Technology》（环境领域顶级期刊，JCR Q1，IF=11.4）上发表。文章共同第一作者为硕士研究生诸子豪和博士研究生徐健玮，通讯作者为梁颖宗副教授和罗向龙教授。【图文速递】
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图1 BISO装置及设计元素示意图。
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图2 五级蒸发-冷凝BISO装置的设计与表征。
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图3 五级蒸发-冷凝BISO装置的运行性能。
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图4 关键参数对五级蒸发-冷凝BISO装置产水性能的影响。
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图5 BISO装置脱盐效果及运行稳定性分析。
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图6 BISO装置的户外测试（2023年8月5日于广州）。
【文章总结】
本研究从自然界红树林的水分汲取与盐分过滤机制汲取灵感，开发并评估了一种BISO海水淡化装置。该装置包括渗透膜、微孔吸水纸及纳米孔陶瓷膜等主要部件，采用多级蒸发-冷凝技术以及仿照树液渗透压的设计，依靠渗透压和毛细力协同驱动水分输运。在1000 W·m-2的太阳通量条件下，BISO系统不仅展现了卓越的除盐能力与抗空化性，还能在58.14°C高温下稳定运行超过8小时，实现了1.51 kg m−2 h−1的高产水率。淡化水的品质符合WHO饮用水标准，并证实了BISO装置在脱盐率、抗盐性及产水量稳定性方面的出色表现。户外测试中，系统达到了1.22 kg m−2 h−1的峰值产水率，并在8小时内收集了16.5 mL淡水，展现了其实际应用潜力。本项研究通过对实验数据的详细分析和理论计算，强调了这一新型海水淡化技术在提升产水量、优化能源利用和保障水质安全方面的重要作用，为海水淡化领域提供了创新方向，展望了利用可再生能源驱动淡化技术的可行路径。【文献来源】
Zihao Zhu, Jianwei Xu, Yingzong Liang, Xianglong Luo,
Jianyong Chen, Zhi Yang, Jiacheng He, and Ying Chen
Environmental Science & Technology 2024 58 (8), 3800-3811
DOI: 10.1021/acs.est.3c08848
