金屬有機框架復合酚醛樹脂基整體式親水炭應用于空氣水捕集

唐宋元， 王永勝， 原亞飛， 巴雅琪， 王立秋， 郝廣平， 陸安慧

（大連理工大學 化工學院，精細化工國家重點實驗室，遼寧省低碳資源高值化利用重點實驗室，遼寧 大連 116024）

1 前言

聯合國政府間氣候變化專門委員會報告指出，由于缺乏河流、湖泊和地下水等水源，全世界有32億人處于缺水狀態，亟需尋找可利用的水資源解決這一全球性的問題。空氣水捕集是解決水資源短缺問題的一種有效策略。目前，最先進的空氣水捕集材料已證明了在超高相對濕度(=100%)下，采用霧滴收集法和冷凝結露法從空氣中直接收集液態水的可能性。然而，霧滴收集法需要持續的100%相對濕度的空氣，冷凝結露法在低相對濕度的環境中能耗較高，這對裝置所處的地理位置和時間要求苛刻，因此，現有的水捕集技術僅限于高相對濕度和溫度區域。

以多孔材料為基礎的吸附法水汽捕集技術，在干旱、相對濕度低的氣候下，具有比霧氣捕集更高的產率和比冷凝結露更高的熱效率。吸附式空氣集水系統可以分為每天運行單次循環的被動再生型和利用主動輔助系統加熱每日運行多次循環的主動再生型。每日單次循環的被動再生型裝置的吸附劑可以通過太陽能加熱再生，并在環境溫度下發生冷凝，因此裝置結構簡單能耗也較低，其關鍵在于構建具有較高吸附量、較低的脫附溫度以及良好的水熱穩定性的高性能吸附劑。先前的研究表明，使用晶態材料如金屬有機框架(MOFs)、沸石等作為吸附劑具有較高的水蒸汽捕集效率，空氣水捕集裝置可以在相對濕度在10%～40%的干旱環境中捕集水汽，借助太陽光照在較低的溫度(65 °C)下發生解吸。……