MOFs空气取水技术应用进展

金属-有机骨架(metal organic frameworks, MOFs)空气取水是一种获取清洁用水的有效途径。文章对MOFs空气取水的原理、工艺、MOFs材料性能差异以及空气取水的发展趋势进行了整理。MOFs空气取水在本质上是通过吸附-解吸-冷凝3个温度(低温-高温-中温)的卡诺循环，从空气获取清洁水的过程。从传统的利用昼夜温差取水到以热能/太阳能为能源供应的技术应用模式正得到逐步发展。MOFs性能通常通过稳定性时间与吸附等温线等参数变化进行综合表征，MOFs以及其他替代材料在稳定性、吸附性、安全性等方面需要进一步优化提升。     

A review on water extraction from air

综述了空气取水的基本研究现状,对可用于空气取水的固体吸附剂、液体吸收剂、复合吸湿材料以及新型吸湿技术等各类吸湿材料的研究现状和发展趋势进行了详细的讨论,并对冷却结露式取水方法与吸湿/解吸式取水方法的能源利用方式进行了讨论和比较。在此基础上,对采用吸湿/解吸方法同时合理利用太阳能和余热来取水的研究前景进行了展望。     

太阳能吸附式空气取水研究进展

在广泛深入了解太阳能吸附式空气取水研究现状的基础上,结合本研究团队近年来的相关研究成果,从太阳能空气取水管、吸附剂以及取水装置三个方面详细地说明了吸附式空气取水的进展。通过综合分析得出,空气取水有为解决淡水匮乏问题提供新思路的潜在可能,虽然空气取水的低取水率在某种程度上限制了其推广应用,但随着吸附剂的吸水量、吸附脱附速率不匹配等关键技术的突破,其单位能耗以及单位质量的产水率也随之提高,在广大干旱地区将会有良好的应用前景。     

太阳能吸附式空气取水研究进展

在广泛深入了解太阳能吸附式空气取水研究现状的基础上,结合本研究团队近年来的相关研究成果,从太阳能空气取水管、吸附剂以及取水装置三个方面详细地说明了吸附式空气取水的进展。通过综合分析得出,空气取水有为解决淡水匮乏问题提供新思路的潜在可能,虽然空气取水的低取水率在某种程度上限制了其推广应用,但随着吸附剂的吸水量、吸附脱附速率不匹配等关键技术的突破,其单位能耗以及单位质量的产水率也随之提高,在广大干旱地区将会有良好的应用前景。     

基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备的研究进展

对现有的吸湿材料进行简单总结,同时重点对基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备作出归纳分类(被动不连续型、主动准连续型、主动连续型),并从传热和传质角度对其系统性能进行分析评价,最后指出了基于吸附/解吸式太阳能空气取水设备进一步研究和待解决的相关问题,以期为推进吸附/解吸式空气取水技术早日实现从实验室研究到规模化工业应用提供有价值的借鉴和参考。     

吸附式空气取水系统用吸湿材料研究进展

吸附式空气取水技术因其适用环境范围广、低碳环保的特性，被认为是解决全球水资源短缺问题的重要技术之一。吸湿材料的特性决定着该技术的取水性能。本文对吸湿材料的最新研究进行了系统的归纳与总结。重点介绍了吸湿性聚合物和复合吸湿剂（多孔材料-盐、聚合物-盐、聚合物-聚合物和多孔材料-聚合物），并对各类吸湿剂的性能特点以及在吸附式空气取水系统的应用展开详细介绍。发现复合吸湿剂的吸湿性能更强，特别是聚合物类复合吸湿剂，满足宽领域吸附的要求，进而提高了在干旱地区的取水效果，在未来具有很好的应用前景。最后，指出了吸湿材料需要进一步研究和解决的相关问题，以期为推进吸附式空气取水技术早日实现从实验室研究到规模化工业应用提供有价值的借鉴和参考。     

连续循环式吸附空气取水系统

引　言随着社会的发展,人类的活动范围越来越大.在海岛、沙漠等缺少淡水资源的地区,解决饮用水成为人们在这些地区进行活动的先决条件.空气中的水蒸气含量大、不受空间的限制、可循环再生,因此空气取水是解决这些地区饮用水的渠道之一.空气取水可以采用吸附式空气取水方式,目前     

基于LiCl溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水

太阳能吸收式空气取水利用广泛存在的太阳能和空气获取淡水,是解决淡水短缺的有效方法,然而传统技术的水分吸收和解吸收集需要分开运行,效率较低且需要人工操作。为解决该问题,提出基于吸湿盐溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水,一方面采用LiCl溶液吸收空气中的水分,另一方面利用太阳能界面蒸发实现溶液解吸与水蒸气冷凝收集,由于太阳能界面蒸发可以实现局部加热与解吸,吸收和解吸两个过程可以同时进行。进一步对LiCl溶液的太阳能界面蒸发与连续空气取水分别进行了试验研究,试验结果显示：质量分数为30%的LiCl溶液可以进行高效的吸收/解吸工作,在一个太阳光照强度下达到0.44 kg/(m²·h)的蒸发速率和39.3%的能量效率,并能实现连续太阳能空气取水,取水速率达到2 L/(m²·d)。     

高效太阳能吸附式空气取水器吸附剂

提供一种高效的空气取水器吸附剂,它以超大孔分子筛MCM 41为基质,复合吸湿性无机盐CaCl2而形成复合物。实验表明,该吸附剂最大吸附水能力达175%,比分子筛和硅胶高130%—150%,比硅胶和CaCl2复合物高85%,吸附速度较其也有很大提高;同时,在较低的脱附温度约80℃,可脱附90%以上的总吸附水量,每kg吸附剂可脱附水量高达1.6kg,是理想的空气取水器吸附材料。     

空气中取水用的新型复合吸附剂的吸附和解吸性能

介绍了一种便携式吸附空气取水器 ,以及为了改进现有吸附剂的取水性能研制的一种由粗孔球形硅胶和氯化钙组成的新型复合吸附剂SiO2 ·xH2 O·yCaCl2 ,对氯化钙质量分数分别为 34.9%和 4 3.3%的复合吸附剂样品A ,B。在 2 5℃相对湿度 5 0 %空气中 ,对两个样品和常用吸附剂进行了吸附对比实验 ,结果表明 :复合吸附剂B的平衡吸附量xe 可达 0 .4 5 15kg kg ,是粗孔球形硅胶的 4 .9倍、细孔球形硅胶的 2 .0倍、分子筛 13X的2 2倍。吸附曲线和 80℃下的解吸曲线表明复合吸附剂具有更高的吸水量、更快的吸附和解吸速度 ,可用太阳能加热解吸 ,是一种理想的取水用吸附剂。     

离子凝胶复合吸附剂的制备及空气取水性能

制备了一种LiCl复合可得然离子凝胶,并将其首次用于空气取水性能研究。在不同吸附温度、吸附湿度的开式环境中,完成了复合吸附剂的水蒸气吸附特性研究。探究了浸渍盐的质量浓度对复合吸附剂吸附性能的影响。根据目标工况,完成了复合吸附剂组分的优化配比。对优化后的离子凝胶进行了吸附动力学和等温吸附特性研究。结果表明,15% LiCl溶液复合而成的可得然吸附剂综合性能最佳。在35℃&75%RH下,该复合吸附剂的吸附量高达3.30g/g,是传统硅胶复合吸附剂的6.6倍;在55℃&40%RH工况下实现1.66 g/g的水量脱附,是硅胶复合吸附剂的3倍。在25℃&75%RH下,可得然复合凝胶吸附剂的吸附速率K高达3.48×10^-3s^-1;该离子凝胶复合吸附剂的研究,为吸附式空气取水技术提供了基础支持。     

CaCl2复合吸附剂在太阳能空气取水的吸附性能实验研究

吸附剂吸附性能对太阳能吸附式空气取水有重要影响.研究了不同浸泡条件对复合吸附剂内盐含量的影响,进而研究其对水蒸气吸附性能的影响,以选取太阳能空气取水用高效复合吸附剂.以CaCl2为吸湿性盐,活性氧化铝、3A、13X为基质分别制备复合吸附剂,结果表明,CaCl2溶液浓度在10％ ～30％范围内时,随着溶液浓度增加复合吸附...     

MOFs用于太阳能吸附式空气取水研究进展

总结了太阳能吸附式空气取水原理、MOFs水吸附机理、单体MOF的制备方法、MOFs及其衍生的复合材料水吸附性能,并与本团队对太阳能吸附式空气取水研究相结合,综合分析表明,国内外学者越来越关注并投入MOFs制备方法、开发具有高吸附性能的单体MOFs及其复合材料等方面的研究,相关的研究成果有望将其推广到实际应用中。将MOFs应用于干旱沙漠地区为人们提供饮用水具有潜在的应用前景。     

空气分离材料的研究进展

空气分离材料,是一种利用空气中各组分物理化学性质不同,对空气进行选择性吸附或分离的材料。本文从空气分离材料在空气污染分离和工业气体分离上的应用出发,阐述了空气分离材料的多样化及多功能性。并对目前的空气分离材料的存在问题进行总结,对未来空气分离材料的发展提出应用展望。     

恒湿文物展柜用吸附式空气取水方法

博物馆恒湿文物展柜的湿度控制至关重要，为实现展柜的自动恒湿功能，本文基于吸附式空气取水原理，提出了一种将环境水汽自动补充至恒湿文物展柜系统水箱的方法，并搭建了相应的小型空气取水装置，证明了该方法的可行性；同时，构建了传热传质耦合的空气取水装置数学模型，在获取环境温湿度对装置取水量的影响规律后，分析加热功率和吸附床结构对装置单位能耗取水量的影响；此外，为便于装置的后期推广应用，提出了两个基于吸附床高度和直径的量纲为1参数。结果表明：进口空气的温度对取水量影响较小，但进口空气的湿度对取水量影响较明显，取水量随着湿度增加而增加；加热功率存在最优值，单位能耗取水量随着加热功率先增大后减小；在当前几何参数组合下，两个量纲为1参数η=2、β=4时，装置的单位能耗取水量最高。     

生物质炭改性微球去除化工废水中无机磷的性能研究

我国化工废水排放量巨大，其中含有的无机磷会导致淡水富营养化。选用来源广泛且环境友好的海藻酸钠为载体，微波一步热解活化法制得的高比表面积甘蔗渣生物炭为添加剂，氯化铁溶液为交联剂，通过溶胶凝胶法和包埋法制备了SA-Fe、SA-C-Fe和SA-C-Fe(C)三种吸附材料，并用其进行了无机磷的去除实验。研究发现三种材料的吸附过程均符合准二级动力学模型，其中SA-Fe和SA-C-Fe的吸附过程符合Langmuir等温模型，其对无机磷的最大吸附量分别为53.79 mg/g和78.75 mg/g；SA-C-Fe(C)对无机磷的吸附过程符合Langmuir-Freundlich等温吸附模型。SA-C-Fe材料吸附无机磷过程存在配体交换、静电吸引和表面沉积三种吸附机制，吸附容量最高；SA-C-Fe(C)微球经过碳化后，羟基官能团数量减少，配体交换作用减弱，且形成了铁氧化物沉积层，吸附容量最低。     

一种吸附式空气取水装置的性能实验

基于大气中水的吸附与解吸循环,设计出吸附式空气取水装置,并对其进行了实验研究。该装置主要由太阳能集热器、吸附床和冷凝器等组成。晚上吸附剂吸附空气中的水,白天由太阳能提供热量进行解吸。实验制备了硅胶(SC)-CaCl_2、SC-LiCl、活性炭纤维毡(ACF)-CaCl_2、ACF-LiCl 4种新型复合吸附剂,并对其进行了实验测试。结果表明:由ACF制备的复合吸附剂性能比由SC制备的复合吸附剂性能要好;ACF-LiCl的吸附与解吸性能最好,在吸附床出口温度为90℃时,解吸6h的产水率是0.412kg水·(kg吸附剂)~(-1)。     

一种吸附式空气取水装置的性能实验

基于大气中水的吸附与解吸循环,设计出吸附式空气取水装置,并对其进行了实验研究。该装置主要由太阳能集热器、吸附床和冷凝器等组成。晚上吸附剂吸附空气中的水,白天由太阳能提供热量进行解吸。实验制备了硅胶（SC）-CaCl₂、SC-LiCl、活性炭纤维毡（ACF）-CaCl₂、ACF-LiCl 4种新型复合吸附剂,并对其进行了实验测试。结果表明：由ACF制备的复合吸附剂性能比由SC制备的复合吸附剂性能要好;ACF-LiCl的吸附与解吸性能最好,在吸附床出口温度为90℃时,解吸6 h的产水率是0.412 kg水·（kg吸附剂）^-1。     

二氧化碳固体吸附剂材料研究进展

如何降低空气中二氧化碳的含量,是各国研究者关注的重点。在诸多减少二氧化碳排放量的方法中,二氧化碳捕集的研究十分有前景。本文以固体吸附剂的工作条件分类依据,从高温吸附材料,低温高压吸附材料,低温常压吸附材料三个方面概述了不同固体吸附剂的研究进展,总结分析了各类材料的结构特点,优势和目前所面临的问题,并对二氧化碳固态吸附剂的发展趋势进行了展望。     

生物质基铀吸附材料的研究进展

铀资源是国家核工业发展的重要战略资源,安全可持续铀资源供应是核电健康发展的关键。除铀矿资源外,绿色海水提铀技术是最有应用潜力的铀资源供应途径。吸附法是海水提铀和含铀废水处理的常见方法,面对复杂的海洋环境,设计和制备吸附量大、选择性高的吸附材料成为解决问题的关键,以高附加值的生物质基材料为铀吸附剂是一种新型的可持续发展策略。本文详细综述了生物质基铀吸附材料的分类、制备方法及其吸附性能,概括了生物质基吸附材料的研究现状和热点,基于研究现状,展望了未来高效生物质基吸附材料在海水提铀方面的发展方向和研究趋势。