Page 134 - 《精细化工》2023年第3期

·590· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

备照片。为评估三维多孔界面蒸发器收集水的纯度，
从图 8b 可见，首先通过集水装置对水进行收集，然
后固定万用表两电极间的距离，通过显示的欧姆值
检测水的纯度。从图 8c~e 可以看出，纯净水、质量
分数 3.5%的 NaCl 溶液和收集水的电阻值分别为
11.44、10.23、11.18 MΩ，NaCl 溶液通过界面蒸发
作用后收集的水的欧姆值接近纯净水的值，表明该
三维多孔界面蒸发器具有良好的脱盐性能。
2.7 三维多孔界面蒸发器的自清洁性能分析

在实际使用中，大部分材料经户外长期使用后不 图 10 PU 海绵的自清洁测试照片（a~c）；三维多孔界面

可避免会被污物以及雨水所污染。因此，考察了污 蒸发器的自清洁测试照片（d~f）
物对三维多孔界面蒸发器光热性能的影响，结果见 Fig. 10 Self-cleaning tests of PU sponge (a~c) and 3D
图 9。 porous interfacial evaporator (d~f)

2.8 三维多孔界面蒸发器的户外蒸发性能分析
将半径为 5 cm 的圆形三维多孔界面蒸发器置
于装有 180 g 模拟海水（NaCl 质量分数为 3.5%）的
250 mL 烧杯中，并置于户外阳光直射处，其户外蒸
发性能测试见图 11。从图 11 可以看出，从 10:00~
16:00 时，湿度的范围为 26%~45%，温度的范围为 36.6~
2
43.5 ℃，15:00 时蒸发速率最高可达 2.508 kg/(m ·h)。
这可能是因为在 15:00 时环境温度最高并且三维多
孔界面蒸发器可以吸收周围环境的热量来加速水的
蒸发。进一步证明，三维多孔界面蒸发器在户外环
境下也具有大规模生产清洁水的巨大潜力。
图 9 三维多孔界面蒸发器表面无覆盖物、覆盖泥土、覆
盖甲基橙和覆盖沙子区域的光热性能
Fig. 9 Photothermal performance of 3D porous interfacial
evaporator without and with covering of soil,
methyl orange and sand

从图 9 可以看出，三维多孔界面蒸发器表面被
分为覆盖泥土、覆盖甲基橙、覆盖沙子和无覆盖物
2
4 个区域，三维多孔界面蒸发器在 1.0 kW/m 下经
5 min 照射后，覆盖有泥土、甲基橙、沙子区域的温
度分别达到 57.7、66.5、70.7 ℃，而无覆盖物的三
维多孔界面蒸发器表面可达 80.5 ℃。这归因于泥
土、甲基橙、沙子对光的吸收性能相对较低。而
MWCNTs 能将吸收的光以热能的形式有效地表现
出来。这表明三维多孔界面蒸发器表面的污染物会
极大地影响其光热转换性能。因此，赋予光热转换
材料自清洁性能尤为重要。
PU 海绵的自清洁测试及三维多孔界面蒸发器
的自清洁测试结果见图 10。
从图 10a~c 可见，将水滴滴到 PU 海绵表面的

甲基橙上，PU 海绵表面被浸湿并且被染料污染。相 图 11 太阳光强变化和三维多孔界面蒸发器的蒸发速率
比之下，从图 10d~f 可以看出，水滴在具有超疏水 变化（a）；温度和湿度测试条件（b）
性的三维多孔界面蒸发器表面滚落并带走染料，使 Fig. 11 Changes of the solar radiation intensity and
evaporation rate of 3D porous interfacial evaporator (a);
其表面保持清洁，展现出优异的自清洁能力。 Temperature and humidity test conditions (b)