Plant leaves inspired sunlight-driven purifier for high-efficiency clean water production

阳光 蒸腾作用 卤水 超亲水性 材料科学 三聚氰胺 化学工程 化学 环境科学 复合材料 生物化学 有机化学 物理 工程类 润湿 光合作用 天文
作者
Hongya Geng,Qiang Xu,Mingmao Wu,Hongyun Ma,Panpan Zhang,Tiantian Gao,Liangti Qu,Tianbao Ma,Chun Li
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:188
标识
DOI:10.1038/s41467-019-09535-w
摘要

Abstract Natural vascular plants leaves rely on differences in osmotic pressure, transpiration and guttation to produce tons of clean water, powered by sunlight. Inspired by this, we report a sunlight-driven purifier for high-efficiency water purification and production. This sunlight-driven purifier is characterized by a negative temperature response poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel (PN) anchored onto a superhydrophilic melamine foam skeleton, and a layer of PNIPAm modified graphene (PG) filter membrane coated outside. Molecular dynamics simulation and experimental results show that the superhydrophilicity of the relatively rigid melamine skeleton significantly accelerates the swelling/deswelling rate of the PNPG-F purifier. Under one sun, this rational engineered structure offers a collection of 4.2 kg m −2 h −1 and an ionic rejection of > 99% for a single PNPG-F from brine feed via the cooperation of transpiration and guttation. We envision that such a high-efficiency sunlight driven system could have great potential applications in diverse water treatments.
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