高分子科学前沿4月4日讯：今日，朱嘉教授在《Nature Water》上以“Solar steam-driven membrane filtration for high flux water purification”为题发表最新研究成果，下面，小编就带大家一起拜读一下这篇文章。

近年来，界面太阳能蒸汽发生显示出巨大的海水淡化潜力，具有较高的太阳能-水蒸汽转换效率（solar-to-steam）。然而，一方面，蒸发需要克服水的蒸发焓，这显着限制了太阳能对淡水的输出。另一方面，通过分离膜实现离子和水分子分离的反渗透（RO）/纳滤（NF）具有较低的理论热力学能量。所以，淡水产量仍然受到水蒸发的大量潜热和冷凝效率的限制。

基于以上挑战，南京大学朱嘉教授课题组设计了一种界面太阳能蒸汽驱动的反渗透/纳滤装置，该装置可产生高压，推动水分子通过过滤膜以实现与离子的分离。在12个太阳光的照射下，太阳能蒸汽驱动的反渗透装置的产水率高达81 kg m−2h−1。（图1）此外，理论模型表明，通过优化装置的隔热和膨胀比，仍存在进一步提高淡水产量的吸引力。这项工作为设计高效的小型化或分散式饮用水设备铺平了一条新途径。

SSD（太阳能蒸汽驱动）-RO/NF 设备的设计和设置

SSD-RO/NF 装置的设计和构造如图 2 所示。该 SSD-RO/NF 装置主要由增压腔、压力传感活塞、海水腔、淡水腔和气缸组成。高温高压蒸汽由增压腔内的界面太阳能加热产生。然后，蒸汽推动下方的活塞，海水通过反渗透/纳滤膜完成水过滤。

小结

作者成功开发了用于水净化的 SSD-RO/NF装置。经过精心设计和实验，SSD-RO 装置在12太阳光照下的产水率高达 81 kg m−2h−1，远高于以往被动式太阳能蒸汽蒸发和冷凝的工作。未来的设备具有更好的隔热设计和更合理的膨胀率来实现需要更高的产水率。人们还相信，这一战略可以提高太阳能热海水淡化装置的分散式经济可行性和可靠性，并为全球水能关系做出坚实贡献。

朱嘉，南京大学教授、博士生导师。2010年获美国斯坦福大学工学博士学位，师从大牛崔屹。随后在加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室做博后，期间获得“中国政府优秀留学生奖”、“国际材料学会优秀研究生金奖”和“美国化学学会无机化学青年科学家” 等称号。2013年9月回到南京大学组建纳米能源研究小组，现为南京大学固体微结构国家重点实验室PI，国家青年“973”项目首席科学家。

近期获得的奖项包括：日内瓦国际发明展特别嘉许金奖（2019）、陈嘉庚青年科学家奖（2018）、美国光学学会青年科学家奖(2017)、江苏省五四青年奖章（2017）、杜邦青年教授奖(2016)、饶毓泰基础光学奖优秀奖（2016）、麻省理工技术评论全球青年创新人物奖(2016)等。

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