High-Performance Janus Solar Evaporator for Salt-Resistant Desalination and Organic Pollutant Removal

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作者
Huixin Wang,Chenlong Kang,Youmao Tang,Xuelong Chen,Junhuan Sun,Zifa Wang,Yushi Guo,Xiao Han,Zewen Li,Haijun Niu,Zhe Wang
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:42 (2): 2223-2234 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.5c05566
摘要

Interfacial solar steam generation (ISSG) has emerged as a promising strategy to address the global freshwater shortage. However, its practical implementation remains limited by challenges such as inefficient thermal management, salt accumulation, and restricted evaporation rates. Here, we present a Janus-type solar evaporator with a hydrophobic photothermal top layer and a superhydrophilic bottom layer for water transport. This structure was achieved by fabricating a light-absorbing CNTs/PVDF composite membrane via an impregnation-drying method, combined with the in situ synthesis of a sodium alginate (SA) hydrogel-encapsulated melamine sponge (MS) substrate. The bilayer configuration enhances thermal localization, suppresses salt accumulation, and significantly improves evaporation performance. The evaporator achieved an evaporation rate of 3.2 ± 0.12 kg m –2 h –1 and a photothermal conversion efficiency of 92.2 ± 2.34% with 1 kW m –2 solar irradiance. Even at a high salinity of 25 wt % NaCl, the device maintained a stable evaporation rate of 2.75 ± 0.15 kg m –2 h –1, demonstrating excellent salt resistance and long-term operational stability. This three-dimensional Janus evaporator offers a cost-effective and scalable solution for efficient solar desalination and organic pollutant removal, holding strong potential for applications in seawater treatment and industrial wastewater reuse.
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