新型聚合水凝胶太阳能蒸发材料构建与同步脱盐截酚研究

摘要

针对含酚废水深度脱盐与酚类有机物高效回收的双重需求问题，基于太阳能界面蒸发水、盐及有机质的传输机理，研发了聚（丙烯酰胺-海藻糖）/炭黑（PAT/CB）水凝胶材料。通过分子设计和结构优化，同步强化PAT/CB水凝胶的光热蒸发与酚污染物截留能力，在脱盐过程中降低冷凝水中的酚含量，选择富集酚类物质为后续回收酚提供高浓度原料，从而实现了高盐含酚废水的同步脱盐与酚拦截。研究结果表明：通过调控海藻糖（Tre）比例和单体含量可优化水凝胶溶胀性能，炭黑赋予材料97%的宽谱光吸收率和14.9℃的热限域特性，协同Tre的水合作用实现了77%的光热转换效率和1.68 kg/（m²·h）的蒸发速率，在NaCl质量分数为3.5%～10.5%的高盐环境中具有稳定的蒸发性能；差示扫描量热法与拉曼光谱分析结果证实，Tre能够提升中间水比例至26%,显著降低蒸发焓至1 895 J/g,从分子层面揭示了蒸发机制，同步实现了大于99%的盐离子拦截和73%的苯酚截留效率。该研究可为太阳能界面蒸发技术在高盐含酚废水处理中的应用提供理论依据与技术支持。

关键词

太阳能界面蒸发 / 水凝胶 / 酚类有机物 / 脱盐 / 丙烯酰胺

基金资助

西安交通大学青年拔尖人才支持计划资助项目(HJ6J008); 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-QN-0477)