海水淡化是缓解淡水资源短缺的有效途径。目前，较为成熟的海水淡化处理方法包括反渗透膜法、电渗析法以及多级闪蒸技术等，但上述方法存在设备复杂、能量消耗大、分离效率受限等问题。基于清洁、可持续的太阳能资源，研究人员开发了多种太阳能蒸发器，实现了低能耗下盐水的蒸发处理。如浸没型太阳能蒸发器，在蒸发器底部设置光热层，盐溶液达到饱和之前可有效避免盐沉积，但热量利用率不高；之后发展了漂浮型太阳能蒸发器，光热层在水面之上，可有效提高光利用率，但随水分蒸发，盐在蒸发界面沉积，导致蒸发速率降低，且在高盐环境下，盐沉积更易发生。因此，如何提高蒸发器在浓盐水中的长效使用性能十分重要。
为此，本室将浸没型蒸发器可有效避免盐沉积的优势与漂浮型蒸发器能量利用率高的优势相结合，提出仿水黾悬浮型太阳能蒸发器。模仿水黾，通过理论计算，制备了密度稍大于饱和盐水的蒸发器。利用疏水边框产生的向上的表面张力，该蒸发器可稳定悬浮在液面之下。薄水膜被限域在光热材料表面，一方面可有效避免盐沉积，另一方面使产生的热量仅对上层水膜加热，提高能量利用率。此外，由于表面张力的缓冲作用，蒸发器在不同浓度盐水中仍能保持稳定的悬浮深度。由于水膜被限域在光热棉布上表面，该蒸发器在盐溶液浓度达到25.3 wt%之前可有效避免盐沉积；对15 wt%和20 wt%盐水中的蒸发速率分别为1.45 kg m-2 h-1和1.35 kg m-2 h-1，明显优于漂浮型蒸发器（~0.94 kg m-2 h-1），实现了对浓盐水的连续、高效蒸发分离。
该研究工作以“A
nature-inspired suspended solar evaporator for water desalination of
high-salinity brines”为题发表于Chemical Engineering Journal。论文第一作者为博士研究生罗玉琼，通讯作者为宋飞教授和王玉忠教授，该工作得到国家自然科学基金（52073189）等项目的资助。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721014091
