Multifunctional bio-based photothermal hydrogel for highly efficient seawater desalination and contaminant adsorption

海水 吸附 海水淡化 蒸发 化学工程 太阳能淡化 材料科学 化学 海洋学 有机化学 地质学 工程类 生物化学 热力学 物理
作者
Bibek Chaw pattnayak,Sasmita Mohapatra
出处
期刊:Journal of environmental chemical engineering [Elsevier BV]
卷期号:10 (6): 108616-108616 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jece.2022.108616
摘要

In this paper, a vertically aligned porous photothermal PVA-psyllium husk hybrid hydrogel (PHH) has been prepared by introducing naturally abundant biomass psyllium husk (PH), along with nitrogen-doped carbon quantum dots-iron oxide hybrid nanocomposite (NCQD@Fe 3 O 4 ) into polyvinyl alcohol hydrogel. Using PHH, an evaporation rate of 2.6 kg m −2 h −1 and ≈ 92% solar to vapor conversion efficiency have been achieved under 1 sun. After 10 cycling tests, PHH shows an evaporation rate of ⁓ 2.5 to 2.6 kg m -2 h -1 under different harsh conditions (pH 3-14 and salinity up to 250 g/kg), indicating long-lasting stability. In addition to this, the PHH evaporator shows excellent salt-resistant desalination and contaminant adsorption performance in seawater. Owing to a series of merits such as cost-effectiveness ($5.23/m 2 ), high vapor conversion efficiency, excellent transport, and salt mitigation properties this renewable biomass-based evaporator may open new possibilities in the deployment of low-cost solar water purifiers with assured water quality. • A biomass photothermal hydrogel has been prepared. • An evaporation rate of 2.6 kg m −2 h −1 and ≈ 92% solar-to-vapor conversion efficiency have been achieved under 1 sun. • Superhydrophilicity and vertically aligned channels impart salt rejection property. • The material shows good adsorption towards organic and inorganic contaminants.
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