DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.128916

近年来，界面太阳能蒸发技术在水处理领域取得了初步进展。然而，太阳能蒸发器的高成本和低稳定性严重阻碍了其实际应用。在这项研究中，以层状石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯为原料，利用静电纺丝技术制备了一种可作为太阳能吸收剂的复合膜（GF）。与水输送器（聚氨酯海绵）和绝热体（聚苯乙烯泡沫）一起，构建了用于太阳能蒸馏的GF基蒸发器。利用GF的多孔三维结构，可以扩展光路，从而实现有效的宽带太阳能吸收（92％）。更重要的是，尽管GF基蒸发器（1.75 g m-2）中层状石墨烯的含量仅为当前报道的石墨烯基蒸发器（10〜30 g m-2）的5.8-17.5％，但其水蒸发效率相当，这是由于GF基蒸发器中的光热纳米材料的利用率比报道的设备高得多，从而确保了其经济可行性。同时，GF基蒸发器可以去除99.9％以上的重金属离子和99.8％的有机染料。GF基蒸发器具有蒸发时间长、稳定性好、脱盐性强、耐恶劣环境等优点，有望用于从海水和废水中回收淡水。

图1.a）静电纺丝制备GFs的示意图；b）具有不同层状石墨烯含量的GFs的拉曼，c）TGA和d）吸收光谱。

图2.在阳光下，水和GF10基蒸发器随时间推移的温度变化。

图3.a）GF10基蒸发器在太阳蒸发过程中的传热和能量分布图；b）在阳光下的太阳蒸发过程中，水随时间推移的质量变化；c）不同照度下GF基蒸发器的能量转换效率（左轴）和相应的蒸发速率（右轴）；d）在阳光照射下连续12h的太阳能蒸发过程中，GF10基蒸发器对3.5wt％NaCl溶液的脱盐性能。

图4.GF10基蒸发器和最近报道的蒸发系统中光热纳米材料的利用效率和剂量。

图5.a）太阳能海水淡化前后海水中四种主要离子的浓度；b）太阳能淡化前后废水中四种重金属离子的浓度；c）太阳能蒸馏前后酸碱废水的pH值；d）太阳能蒸馏前后染料废水的紫外可见吸收光谱，照片显示太阳能蒸馏后染料废水（在5mL管中）的颜色变化。

图6.太阳能蒸发模拟重金属废水后，GF10上/下表面（a）和海绵顶部/底部（b）的Pb、Cd、Cu和Co的EDX图谱。内部饼图表示每个图像中四种重金属的总元素含量。

图7.a）在阳光照射下，由有/无HCl或NaOH处理的GF10基蒸发器进行蒸发过程中的水质量变化；b）GF10基蒸发器的脱盐性能，以及c）浓缩盐溶液（20wt％NaCl）在峰值日光下连续蒸发7h，其上表面的照片；d）GF10基蒸发器在3.5wt％NaCl溶液中的脱盐性能，在蒸发器表面上另外添加1g固体NaCl。