Page 69 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 李吉焱，等: 太阳能驱动大气集水：进展与展望 ·1219·

的循环性、热稳定性以及合理的价格也是决定是否 下，均具有最高吸湿能力；而 ZJU-210 [56] 具有最优
能实现高效集水的关键因素 [59] 。本节将对吸湿材 循环稳定性。这些材料的优异性能使其在淡水生产
料以上性能进行总结，综合评估性能如表 1 所示。 中具有很大的应用潜力，如 NBHA [31] 易大规模生
为更直观地分析各类吸湿材料在不同吸湿条件下 产，PAM-CNT-CaCl 2 水凝胶 [50] 的工作范围广，水
的吸湿能力现状，根据表 1 数据的梳理，进一步绘 钠锰矿 [58] 廉价易制备，适用于解决干旱地区的缺
制了湿度-吸湿能力现状分析图（图 3）。由图 3 可 水问题以及输送急需的淡水。其中，Bina/FCNT [52]
以发现，复合材料类吸湿材料的总体吸湿率优于其 在吸附型便携式水生产技术方面具有很大的应用
[9]
他材料，即使在湿度较高的条件下，吸湿盐类的吸 潜力；POG 和 PDMAPS/CNT/LiCl [51] 具备在自然
湿能力仍较差。沸石类和硅胶类的吸湿性能基本保 条件下从大气中提取淡水的能力，可用于淡水生
持稳定，不会随着湿度的变化出现大幅度的变化。 产，并满足人类饮水的需求。同时，根据以上吸湿
吸湿盐类、沸石类、硅胶类的综合性能远不及复合 材料的不同性能，在实际集水应用中应对材料进行
材料类吸湿材料，且在 SAHW 应用中相对较少。 慎重选取，对材料的成本以及适用范围全面考虑，
KPL（k-卡拉胶/PPy/LiCl）水凝胶 [60] 无论是在较低 在确保吸湿系统正常运行的条件下达到最佳的产
湿度（≤35% RH），还是在较高湿度（≥80% RH） 水效果。

表 1 吸湿材料的分类及性能
Table 1 Classification and properties of moisture absorbing materials
材料分类 材料名称 测试环境 吸湿能力 性能 不足之处 参考文献

吸湿盐类 [EMIM][Ac] 10% RH 0.10 g/g 循环稳定性（长期循环中水的吸附 解吸条件高 [10]
20% RH 0.18 g/g 未衰减）；适用范围广（在较宽的
40% RH 0.27 g/g
60% RH 0.63 g/g 湿度范围内实现高效产水）
80% RH 1.18 g/g
CaCl 2/棉布 沙特阿拉 伯哈 饱和质量 分 数 成本低、适用范围广 易抱团；难再生 [22]
伊勒 56.62%
CaCl 2/沙子 印度哈里亚纳 饱和吸附水 135 g — — [28]

LiCl/沙子 饱和吸附水 125 g
沸石类 沸石（直径 3 mm， 10%~40% RH — 适宜在干旱地区使用 — [36]
3
密度 650 kg/m ）
HBEA 型 25 ℃、40% RH ~30 mg/g — — [37]
A3 型 25 ℃、40% RH ~70 mg/g — 温度低 时几 乎
不解吸水
（＜45 ℃）
AQSOA 型 25~60 ℃ 0.1~0.3 kg/kg 解吸温度相对较低 低压有吸附-解 [38]
吸滞后
硅胶类 1.5 cm 厚硅胶 25 ℃、50% RH 25% （ 吸 湿百分 价格合理 吸附能力低 [39]
数）
25~35 mm 厚硅胶 22 ℃、30%~60% 159 g/kg 成本低 RH ＜ 30% 环境 [40]
RH 下吸湿效果差
MOFs 类 MOF-801 15~25 ℃、30% 0.25 L/kg 水热稳定性（结构中金属离子和有 成本高 [8]
RH 机物不会污染采出的冷凝水）

MIL-101 52 ℃、50% RH 0.56 g/g 循环稳定性（10 次循环后吸水、 热稳定性能差 [48]
释水能力几乎无差异）

聚合物类 PAM-CNT-CaCl 2 35% RH 0.74 g/g 物理稳定性（弹性变形量为 560%， 不适用于 RH [50]
凝胶 60% RH 1.10 g/g 破坏拉伸强度为 35.1 kPa）；循环 ＜10%的环境
80% RH 1.75 g/g
稳定性（吸水和释放性能在 10 次
循环后未显示降解）；适用范围广