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Novel Three-Dimensional Cut Umbrella-like Evaporator with Four Angle-Adjustable Evaporation Surfaces in a Submersible Floatation State for Enhanced Seawater Desalination
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-01-13 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c05529 Dahang Deng 1 , Qian Liang 1 , Caiyi Guo 1 , Changkun Liu 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-01-13 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c05529 Dahang Deng 1 , Qian Liang 1 , Caiyi Guo 1 , Changkun Liu 1
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Solar-driven evaporators provide ecofriendly and efficient solutions for purifying seawater. This study developed a novel three-dimensional (3D) cut umbrella-like evaporator (CUL-evaporator) featuring four angle-adjustable evaporating surfaces incorporating cross-linked poly(vinyl alcohol) (PVA) and reduced graphene oxide (rGO) into cotton fabric. Notably, the CUL-evaporator with less production material outperforms the full umbrella-like evaporator (FUL-evaporator) in terms of the evaporation rate and pure water production. This superior performance results from the effective utilization of the back sides of the evaporating surface for water evaporation. When positioned at a 22.5° angle, the CUL-evaporator achieved a high evaporation rate of ∼3.45 kg h–1 m–2, benefiting from the gravity-assisted water transport. Furthermore, it performed consistently over 7 days, maintaining an evaporation rate of 3.36 kg h–1 m–2 using simulated seawater (3.5 wt %). The CUL-evaporator also exhibited excellent stability, preventing salt accumulation on the evaporating surface, even with high-concentrated salty water (20 wt % NaCl). Leveraging these characteristics, an outdoor submersible floatation evaporator installation was designed and achieved substantial water production of 7.63 L m–2 within 8 h. This study presented a novel design model for 3D evaporators, offering an effective approach for long-term, stable, and salt-resistant evaporation processes.
中文翻译：
新型三维切割伞状蒸发器，具有四个角度可调的蒸发面，处于潜水漂浮状态，用于强化海水淡化
太阳能驱动蒸发器为净化海水提供环保且高效的解决方案。本研究开发了一种新型三维（3D）切割伞状蒸发器（CUL蒸发器），具有四个角度可调的蒸发表面，将交联聚（乙烯醇）（PVA）和还原氧化石墨烯（rGO）融入棉织物中。值得注意的是，在蒸发速率和纯水产量方面，生产材料较少的 CUL 蒸发器优于全伞形蒸发器（FUL 蒸发器）。这种优越的性能源于有效利用蒸发表面的背面进行水蒸发。当以 22.5° 角放置时，得益于重力辅助水输送，CUL 蒸发器实现了~3.45 kg h –1 m –2的高蒸发率。此外，它在 7 天内表现稳定，使用模拟海水 (3.5 wt%) 保持蒸发率 3.36 kg h –1 m –2。CUL 蒸发器还表现出出色的稳定性，即使使用高浓度盐水（20 wt% NaCl），也能防止盐积聚在蒸发表面。利用这些特点，设计了室外潜水式气浮蒸发器装置，并在 8 小时内实现了 7.63 L m –2的大量产水。这项研究提出了一种新颖的 3D 蒸发器设计模型，为长期、稳定、耐盐的蒸发过程提供了一种有效的方法。
更新日期：2024-01-13
中文翻译：
新型三维切割伞状蒸发器，具有四个角度可调的蒸发面，处于潜水漂浮状态，用于强化海水淡化
太阳能驱动蒸发器为净化海水提供环保且高效的解决方案。本研究开发了一种新型三维（3D）切割伞状蒸发器（CUL蒸发器），具有四个角度可调的蒸发表面，将交联聚（乙烯醇）（PVA）和还原氧化石墨烯（rGO）融入棉织物中。值得注意的是，在蒸发速率和纯水产量方面，生产材料较少的 CUL 蒸发器优于全伞形蒸发器（FUL 蒸发器）。这种优越的性能源于有效利用蒸发表面的背面进行水蒸发。当以 22.5° 角放置时，得益于重力辅助水输送，CUL 蒸发器实现了~3.45 kg h –1 m –2的高蒸发率。此外，它在 7 天内表现稳定，使用模拟海水 (3.5 wt%) 保持蒸发率 3.36 kg h –1 m –2。CUL 蒸发器还表现出出色的稳定性，即使使用高浓度盐水（20 wt% NaCl），也能防止盐积聚在蒸发表面。利用这些特点，设计了室外潜水式气浮蒸发器装置，并在 8 小时内实现了 7.63 L m –2的大量产水。这项研究提出了一种新颖的 3D 蒸发器设计模型，为长期、稳定、耐盐的蒸发过程提供了一种有效的方法。
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