మంచినీటి కొరత సామాజిక అభివృద్ధికి తీవ్రమైన సవాలుగా మారుతోంది. ప్రపంచ జనాభాలో 29% మందికి సురక్షితమైన తాగునీరు లేదని, జనాభా పెరుగుదల మరియు పర్యావరణ సమస్యల కారణంగా పరిశుభ్రమైన నీటి డిమాండ్ ఇప్పటికీ పెరుగుతోందని నివేదించబడింది. ప్రస్తుత కరోనావైరస్ వ్యాధి (నియోకోరోనావైరస్ న్యుమోనియా) వ్యాప్తి చెందుతున్న సందర్భంలో పారిశుధ్యంతో ముడిపడి ఉన్న పరిశుభ్రమైన నీరు చాలా ముఖ్యమైనది. సౌరశక్తితో నడిచే నీటి ఆవిరి అనేది సముద్రపు నీరు మరియు మురుగునీటి నుండి పరిశుభ్రమైన నీటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యంత ఆశాజనకమైన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది, ఇది సూర్యరశ్మిని ఏకైక శక్తి ఇన్పుట్గా ఉపయోగిస్తుంది. ఈ సాంకేతికత సౌర శక్తిని వేడిగా మార్చి ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆవిరిపోరేటర్లుగా పనిచేసే సౌర శోషకాలపై ఎక్కువగా ఆధారపడుతుంది. అధిక నీటి బాష్పీభవన రేట్లు మరియు సౌర ఉష్ణ మార్పిడి సామర్థ్యాలను సాధించడానికి, ఆదర్శ పదార్థం సౌర వర్ణపటంలో ఎక్కువ భాగాన్ని సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకోవడానికి విస్తృత శ్రేణి శోషణ, ఉష్ణ నష్టాన్ని అణిచివేసేందుకు తక్కువ ఉష్ణ వాహకత మరియు సమర్థవంతమైన నీటి రవాణా కోసం త్రిమితీయ (3D) పోరస్ ఛానెల్లను కలిగి ఉండాలి. ఇప్పటివరకు, శాస్త్రవేత్తలు కార్బన్ (ఉదా. గ్రాఫేన్ లేదా కార్బన్ నానోట్యూబ్లు), పాలిమర్లు, లోహాలు మరియు మెటల్ ఆక్సైడ్లు మరియు వాటి సంకరజాతులు మొదలైన వాటి ఆధారంగా వివిధ ఫోటోథర్మల్ పదార్థాలను అభివృద్ధి చేశారు.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో శాస్త్రవేత్తలు అన్వేషించడానికి మరియు అనేక పురోగతులను సాధించడానికి కష్టపడి పనిచేస్తున్నారు, కాబట్టి ఇటీవలి సంవత్సరాలలో ఫోటోథర్మల్ క్లీన్ వాటర్ ఉత్పత్తిలో పరిశోధన పురోగతి గురించి అనేక సమయోచిత ప్రచురణల నుండి నేర్చుకుందాం.
- ప్రకృతి సమాచార మార్పిడి: మొక్కల ఆకులు సౌరశక్తితో పనిచేసే, అధిక సామర్థ్యం గల నీటి శుద్ధీకరణ యంత్రాన్ని ప్రేరేపిస్తాయి
సహజ నాళికా మొక్కల ఆకులు, సూర్యరశ్మి శక్తితో టన్నుల కొద్దీ స్వచ్ఛమైన నీటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ద్రవాభిసరణ పీడనం, భాష్పోత్సేకం మరియు విసర్జనలోని వ్యత్యాసాలపై ఆధారపడతాయి. దీని నుండి ప్రేరణ పొంది, క్వింగ్హువా విశ్వవిద్యాలయంలోని చున్ లీ బృందంలోని పరిశోధకులు సమర్థవంతమైన నీటి శుద్ధీకరణ మరియు ఉత్పత్తి కోసం సూర్యరశ్మితో నడిచే ఒక శుద్ధీకరణ యంత్రాన్ని నివేదించారు. ఈ సూర్యరశ్మితో నడిచే శుద్ధీకరణ యంత్రంలో, సూపర్ హైడ్రోఫిలిక్ మెలమైన్ ఫోమ్ వెన్నెముకపై స్థిరపరచబడిన, మరియు బయటి వైపు PNIPAm-మాడిఫైడ్ గ్రాఫేన్ (PG) ఫిల్టర్ పొరతో పూత పూయబడిన, ఋణాత్మక ఉష్ణోగ్రతకు ప్రతిస్పందించే పాలీ(N-ఐసోప్రొపైలాక్రిలామైడ్) హైడ్రోజెల్ (PN) ఉంటుంది. మాలిక్యులర్ డైనమిక్స్ సిమ్యులేషన్లు మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు, సాపేక్షంగా దృఢమైన మెలమైన్ వెన్నెముక యొక్క సూపర్ హైడ్రోఫిలిక్ స్వభావం, PNPG-F శుద్ధీకరణ యంత్రం యొక్క ఉబ్బడం/కుంచించుకుపోయే రేటును గణనీయంగా వేగవంతం చేసిందని చూపించాయి. అదే సూర్యరశ్మి తీవ్రత కింద, హేతుబద్ధంగా రూపొందించబడిన ఈ నిర్మాణం, బాష్పీభవనం మరియు బిందు సేద్యం యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావాల ద్వారా, ఉప్పునీటి ఫీడ్ నుండి ఒకే PNPG-F కోసం గంటకు 4.2 కిలోగ్రాముల సేకరణ మరియు 99% కంటే ఎక్కువ అయాన్ల తొలగింపును అందించింది. ఈ అత్యంత సమర్థవంతమైన, సూర్యరశ్మితో నడిచే వ్యవస్థకు వివిధ నీటి శుద్ధి అనువర్తనాలలో గొప్ప సామర్థ్యం ఉందని రచయిత భావిస్తున్నారు. ఈ అధ్యయనం, నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ అనే నేచర్ ఉప పత్రికలో “అధిక సామర్థ్యంతో స్వచ్ఛమైన నీటి ఉత్పత్తి కోసం మొక్కల ఆకుల నుండి ప్రేరణ పొందిన సూర్యరశ్మితో నడిచే ప్యూరిఫైయర్” అనే శీర్షికతో ఒక పత్రంగా ప్రచురించబడింది.
- సైన్స్ అడ్వాన్సెస్: సౌర నీటి శుద్దీకరణ కోసం కాంతి-శోషక హైడ్రోజెల్స్ యొక్క అధిక హైడ్రేటబుల్ పాలిమర్ నెట్వర్క్లు.
నీటి శుద్ధీకరణ కోసం సౌర నీటి ఆవిరి అనేది మంచినీటి ఉత్పత్తికి ఒక ఆశాజనకమైన సాంకేతికత. అయితే, సౌర ఆవిరి ఉత్పత్తి శక్తితో కూడుకున్నది, ఫలితంగా సహజ పగటిపూట తక్కువ నీటి ఉత్పత్తి జరుగుతుంది. అందువల్ల, నీటి ఆవిరికి శక్తి డిమాండ్ను తగ్గించి, సౌర నీటి శుద్ధీకరణను వేగవంతం చేయగల కొత్త పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయవలసిన అవసరం చాలా ఉంది. USAలోని టెక్సాస్లోని ఆస్టిన్లోని ప్రొఫెసర్ గుయిహువా యు బృందం, పాలీవినైల్ ఆల్కహాల్ మరియు చిటోసాన్తో కూడిన అధిక హైడ్రేటెడ్ కాంతి-శోషక హైడ్రోజెల్ (h-LAH)ను హైడ్రేషన్ వెన్నెముకగా మరియు పాలీపైరోల్ను కాంతి శోషకంగా కలిగి ఉందని నివేదించింది, ఇది నీటిని ఆవిరి చేయడానికి తక్కువ శక్తిని (నీటి పరిమాణంలో <50%) ఉపయోగించగలదు. h-LAH యొక్క హైడ్రేషన్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడం వల్ల నీటి స్థితిని మార్చవచ్చు మరియు నీటిని పాక్షికంగా సక్రియం చేయవచ్చు, తద్వారా నీటి ఆవిరిని సులభతరం చేయవచ్చు అని నిరూపించబడింది. h-LAH సౌర ఆవిరి ఉత్పత్తిని 3.6 సూర్యునిలో ~2 kg/m1/h రికార్డు రేటుకు పెంచింది. h-LAH-ఆధారిత సౌర నీటి ఆవిరి కూడా సంక్లిష్ట అయానిక్ కలుషితాలకు వ్యతిరేకంగా దీర్ఘకాలిక మన్నిక మరియు యాంటీఫౌలింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శించింది. ఈ పరిశోధన సైన్స్ సబ్ జర్నల్ సైన్స్ అడ్వాన్సెస్లో "మొక్కల ఆకులు అధిక సామర్థ్యం గల స్వచ్ఛమైన నీటి ఉత్పత్తికి సూర్యకాంతితో నడిచే ప్యూరిఫైయర్ను ప్రేరేపిస్తాయి" అనే పత్రంలో ప్రచురించబడింది.
- అంజెవ్: ఫోటోథర్మల్ నీటి బాష్పీభవనం కోసం సూపర్హైడ్రోఫిలిసిటీ మరియు విస్తృత తరంగదైర్ఘ్య కాంతి శోషణ కలిగిన COF పదార్థాలు.
ముఖ్యంగా నియర్-ఇన్ఫ్రారెడ్ (NIR) ప్రాంతంలో, పోరస్ ఆర్గానిక్ పాలిమర్ల యొక్క స్వాభావిక హైడ్రోఫోబిసిటీ మరియు పరిమిత కాంతి శోషణ, సౌర ఆవిరి ఉత్పత్తి (SSG)లో వాటి అనువర్తనానికి ఆటంకం కలిగించే రెండు అడ్డంకులు. జిలిన్ విశ్వవిద్యాలయంలోని జియోలి యాన్ సమూహంలోని పరిశోధకులు 1,4,5,8 టెట్రాకిస్(ఫెనిలామినో)ఆంత్రాసిన్-9,10-డయోన్ (TPAD) (TPAD-COF) ఆధారంగా ఒక సమయోజనీయ సేంద్రీయ ఫ్రేమ్వర్క్ (COF)ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది సూపర్హైడ్రోఫిలిసిటీ మరియు మొత్తం UV/కనిపించే NIR ప్రాంతం నుండి SSGని కప్పి ఉంచే విస్తృత కాంతి శోషణ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. TPAD-COF, ఎటువంటి సంకలనాలు లేకుండా సమర్థవంతమైన ఫోటోథర్మల్ మార్పిడి పదార్థంగా, 1.42 kg/m2/h అద్భుతమైన నీటి బాష్పీభవనాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది మరియు ఒక సౌర తీవ్రత వికిరణం కింద 94% అధిక శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని సాధిస్తుంది. TPAD-ఆధారిత COF కాంతి శోషణ పరిధి యొక్క మరింత పొడిగింపు చెలేటెడ్ BF2 అణువుల పోస్ట్-సింథటిక్ మార్పు ద్వారా సాధించబడింది. ఫోటోథర్మల్ నీటి ఆవిరి కోసం ఉపయోగించే ప్రస్తుత TPAD-ఆధారిత COFలలో ఫోటోథర్మల్ మార్పిడి పదార్థం యొక్క హైడ్రోఫిలిసిటీ మరింత ఆధిపత్య పాత్ర పోషిస్తుందని క్రమబద్ధమైన నియంత్రణ ప్రయోగాలు మరియు విశ్లేషణలు నిర్ధారించాయి. “సమర్థవంతమైన సౌర ఆవిరి ఉత్పత్తి కోసం బ్రాడ్బ్యాండ్ శోషకాలుగా సూపర్హైడ్రోఫిలిక్2D కోవాలెంట్ ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్వర్క్స్” అనే పరిశోధన పని అగ్రశ్రేణి అంతర్జాతీయ జర్నల్ ఆంజ్వైస్లో ప్రచురించబడింది. ఈ పని అగ్ర అంతర్జాతీయ జర్నల్ ఆంజ్యూలో ప్రచురించబడింది. కెమ్. ఇంట్. ఎడ్.
- JACS: ఫోటోథర్మల్ నీటి ఆవిరి కోసం హైడ్రోఫిలిక్-హైడ్రోఫోబిక్ డ్యూయల్-రీజియన్ COF/గ్రాఫేన్ హైడ్రోజెల్
సౌర నీటి ఆవిరి అనేది ప్రపంచ నీటి కొరతను తగ్గించడంలో సహాయపడే స్థిరమైన నీటి శుద్ధి సాంకేతికత. అయితే, అధిక శక్తి వినియోగం మరియు నీటి ఆవిరి యొక్క తక్కువ బాష్పీభవన రేటు కారణంగా ఈ సాంకేతికత గొప్ప సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది. జర్మనీలోని బెర్లిన్లోని టెక్నికల్ యూనివర్సిటీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ ఆర్నే థామస్ బృందం, సరళమైన ఇన్ సిటు వృద్ధి వ్యూహం ద్వారా ఒకే పదార్థంలో హైడ్రోఫిలిక్ మరియు హైడ్రోఫోబిక్ ప్రాంతాలను కలిగి ఉన్న సమయోజనీయ సేంద్రీయ చట్రాన్ని (COF)/గ్రాఫేన్ డ్యూయల్-రీజియన్ హైడ్రోజెల్ను నివేదిస్తుంది. హైడ్రోఫిలిక్ COF హైడ్రోఫోబిక్ గ్రాఫేన్ ప్రాంతంలో కొంత భాగాన్ని కవర్ చేస్తుంది. రెండు తడి ప్రాంతాల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ ద్వారా, హైబ్రిడ్ హైడ్రోజెల్ ప్రభావవంతమైన కాంతి పెంపకం, ట్యూనబుల్ తడి సామర్థ్యం, ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన నీటి కంటెంట్ మరియు నీటి ఆవిరి కోసం తగ్గిన శక్తి అవసరాన్ని చూపుతుంది. సౌర శోషకంగా, డ్యూయల్-రీజియన్ హైడ్రోజెల్ 3.69 సౌర వికిరణం (2kw/m1) కోసం 1 kg/m2/h వరకు ఆవిరి ఉత్పత్తి రేటును సాధిస్తుంది, ఇది ఇతర అధునాతన పదార్థాలతో పోల్చవచ్చు. అదనంగా, ఈ హైడ్రోజెల్ ఆవిరిపోరేటర్ను సముద్రపు నీరు మరియు మురుగునీటి నుండి త్రాగడానికి అనువైన నీటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఇది నీటి శుద్ధి సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ పరిశోధన పనిని JACS జర్నల్లో “ఎ కోవలెంట్ ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్వర్క్/గ్రాఫీన్ డ్యూయల్-రీజియన్ హైడ్రోజెల్ ఫర్ ఎన్హాన్స్డ్ సోలార్-డ్రివెన్ వాటర్ జనరేషన్”, JACS అనే అగ్ర అంతర్జాతీయ జర్నల్లో ప్రచురించారు.
- సైన్స్ పురోగతి: నీటి కలువ బ్లేడ్ నిర్మాణం-ప్రేరేపిత అధిక-సామర్థ్య ఫోటోథర్మల్ నీటి ఆవిరిపోరేటర్
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఇంటర్ఫేషియల్ సౌర ఆవిరి ఉత్పత్తి డీశాలినేషన్ మరియు మురుగునీటి శుద్ధి కోసం అధిక శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని సాధించడంలో గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపించింది. అయితే, సౌర శోషకంపై అనివార్యంగా ఫౌలింగ్ లేదా ఉప్పు పేరుకుపోవడం వల్ల అధిక బాష్పీభవన రేట్లు నిర్వహించబడవు. ద్రావణ సాంద్రత పెరిగేకొద్దీ క్షీణత వేగవంతం అవుతుంది. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, నాన్జింగ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని ప్రొఫెసర్ జియా జు బృందం, నీటి కలువ ఆకుల నిర్మాణం నుండి ప్రేరణ పొంది, బహుళ-దశల నిర్మాణాన్ని (నీటి కలువ-ప్రేరేపిత క్రమానుగత నిర్మాణం (WHS) ఫోటోథర్మల్-ఆవిరి మార్పిడి పరికరం) రూపొందించారు, ఇది 80 wt% అధిక సాంద్రీకృత ఉప్పునీరు మరియు 10 wt% మురుగునీటిని శుద్ధి చేసేటప్పుడు 30% ఫోటోథర్మల్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని సాధించగలదు. బాష్పీభవనం పూర్తయ్యే వరకు (అంటే, "సున్నా ఉత్సర్గ") అధిక సాంద్రీకృత ఉప్పునీరు మరియు మురుగునీటి శుద్ధి సమయంలో ఫోటోథర్మల్ మార్పిడి సామర్థ్యం గణనీయంగా తగ్గదని మరియు ఉపరితలం శుభ్రంగా ఉంటుందని చెప్పడం విలువ. ఈ రచన సైన్స్ అడ్వాన్స్లో "ఎ వాటర్-కలువ-ప్రేరేపిత క్రమానుగత డిజైన్ ఫర్ స్టేబుల్ అండ్ ఎఫిషియంట్ సోలార్ ఎవాపరేషన్ ఆఫ్ హై సాలినిటీ బ్రైన్" అనే శీర్షికతో ప్రచురించబడింది.
- నానోఎనర్జీ: ఫోటోథర్మల్ నీటి బాష్పీభవనానికి మాలిబ్డినం డైసల్ఫైడ్
డీకిన్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ఫ్రాంటియర్ మెటీరియల్స్లోని లైఫెంగ్ వాన్ బృందంలోని పరిశోధకులు, పాక్షిక స్ఫటిక పరివర్తన ద్వారా సౌర జల బాష్పీభవనం కోసం ట్రాన్సిషన్ మెటల్ డైసల్ఫైడ్ మరియు నైట్రోజన్-రిచ్ నైట్రైడ్ హెటెరోస్ట్రక్చర్ల శ్రేణిని అభివృద్ధి చేశారు. ముఖ్యంగా, ఈ అధునాతన 2D హెటెరోస్ట్రక్చర్లు ఇన్ఫ్రారెడ్ పరిధిలో మెరుగైన స్పెక్ట్రల్ శోషణను మరియు నీరు, ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలతో సహా వివిధ ద్రావణాలలో అద్భుతమైన రసాయన స్థిరత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. మరింత ముఖ్యంగా, మెరుగైన స్పెక్ట్రల్ శోషణ తీవ్రత మరియు తగ్గిన ఉష్ణ నష్టం కారణంగా, MoS2-Mo5N6/ మెలమైన్ ఫోమ్ (MF) సౌర ఉష్ణ పరికరం అధిక బాష్పీభవన రేటును (2.31 kg m-2h-1) మరియు మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని (106.6%) ప్రదర్శిస్తుంది, ఇవి వరుసగా MoS2/MF మరియు MF/వాటర్ సౌర పరికరాల కంటే 1.4 మరియు 4.7 రెట్లు ఎక్కువ. ఈ పరిశోధన సౌర జల ఉత్పత్తి కోసం అద్భుతమైన ఫోటోథర్మల్ పనితీరుతో కూడిన అధునాతన 2D-2D TMDలు-నైట్రోజన్-రిచ్ నైట్రైడ్ హెటెరోస్ట్రక్చర్ల శ్రేణిని అందిస్తుంది. ఈ పరిశోధన, "సౌర జల ఉత్పత్తి కొరకు పరివర్తన లోహ డైచాల్కోజెనైడ్లు మరియు నత్రజని సమృద్ధిగల నైట్రైడ్ల యొక్క అధునాతన 2D-2D హెటెరోస్ట్రక్చర్లు" అనే శీర్షికతో, అగ్రశ్రేణి అంతర్జాతీయ పత్రిక అయిన 'నానో ఎనర్జీ'లో ప్రచురించబడింది.
సోలార్ ఫోటోథర్మల్ నీటి బాష్పీభవన సాంకేతికత ప్రపంచవ్యాప్తంగా స్వచ్ఛమైన నీటి కొరతను పరిష్కరిస్తుందని భావిస్తున్నారు, ఇప్పుడు పరిష్కరించాల్సినది ఫోటోథర్మల్ పదార్థాల తక్కువ ఖర్చుతో తయారీ, అధిక సామర్థ్యం గల ఆపరేషన్, అలాగే ఆచరణాత్మక అనువర్తన వాతావరణాలలో స్థిరత్వం మరియు పోర్టబిలిటీ, భవిష్యత్తులో మొత్తం మానవాళి యొక్క ప్రారంభ ప్రయోజనం కోసం మరిన్ని ఫలితాల కోసం ఎదురు చూస్తున్నాము!
మెలమైన్ ఫోమ్ గురించి మరింత సమాచారం కోసం, దయచేసి మమ్మల్ని [email protected] వద్ద సంప్రదించండి లేదా +86-28-8411-1861 కు వాయిస్ కాల్ చేయండి.
కొన్ని చిత్రాలు మరియు పాఠాలు ఇంటర్నెట్ నుండి పునరుత్పత్తి చేయబడ్డాయి మరియు కాపీరైట్ అసలు రచయితకే చెందుతుంది. ఏదైనా ఉల్లంఘన ఉంటే, దయచేసి తొలగించడానికి మమ్మల్ని సంప్రదించండి.