ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા ખારા ડિસેલિનેશન માટે ગ્રેડિયન્ટ ગ્રાફીન એરજેલ બાષ્પીભવક તૈયાર કરવા માટે મેલામાઇન ફોમનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો?

સૌર-સંચાલિત ઇન્ટરફેશિયલ બાષ્પીભવન (SIE) ને મીઠા પાણીનું ઉત્પાદન કરવા માટે સૌર ઉર્જાનો કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતાને કારણે મીઠા પાણીની અછતને દૂર કરવા માટે સૌથી આશાસ્પદ તકનીકોમાંની એક માનવામાં આવે છે. વધુમાં, સૌર બાષ્પીભવકોના કેન્દ્રિત મીઠાના ગંદા પાણીને શુદ્ધ કરવામાં અનન્ય ફાયદા છે . બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ફક્ત મીઠાના સ્ફટિકો ઉત્પન્ન કરે છે જે આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે, આમ શૂન્ય પ્રવાહી સ્રાવ પ્રાપ્ત કરે છે. જો કે, બાષ્પીભવનમાં મીઠાનું સંચય પ્રકાશના શોષણને અવરોધશે અને વરાળના બહાર નીકળવાને અસર કરશે, જે આખરે બાષ્પીભવકના બાષ્પીભવન પ્રદર્શનમાં ઘટાડો અથવા નિષ્ફળતા તરફ દોરી જશે.

આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે, કેટલાક સંશોધકોએ "મીઠું પરિભ્રમણ" વ્યૂહરચનાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. એટલે કે, દ્રાવણ માટે એક પરિભ્રમણ માર્ગ બનાવવામાં આવ્યો છે જેથી મીઠાના આયનોને ખારા પાણીમાં પાછા વહેવા દેવામાં આવે, જેનાથી મીઠાને બાષ્પીભવન સપાટી પર સ્ફટિકીકરણ થતું અટકાવી શકાય, જેનાથી સતત અને સ્થિર બાષ્પીભવન પ્રાપ્ત થાય. જો કે, આ પદ્ધતિ દ્રાવણની ખારાશમાં વધારો કરશે, અને મીઠાના સ્ફટિકીકરણની સમસ્યા હજુ પણ અનિવાર્ય છે.

બીજો ઉકેલ "મીઠું કાઢી નાખવા" ની વ્યૂહરચના છે. એટલે કે, માળખું એવી રીતે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે કે મીઠું બાષ્પીભવન ન થાય તેવા વિસ્તારમાં પ્રાધાન્યપૂર્વક સ્ફટિકીકરણ થાય, જેનાથી બાષ્પીભવન કામગીરી પર મીઠાના સ્ફટિકીકરણની અસર ઓછી થાય, જેનાથી મીઠું અને તાજા પાણીનો એક સાથે સંગ્રહ પ્રાપ્ત થાય. જો કે, "મીઠું કાઢી નાખવા" ની વ્યૂહરચના હજુ પણ વ્યવહારિક ઉપયોગમાં કેટલાક ગંભીર પડકારોનો સામનો કરે છે.

પ્રથમ, એક-પરિમાણીય ખારા પાણીનું પરિવહન શોષણ ક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે, જે એકંદર બાષ્પીભવન દરને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. બીજું, મીઠાના સ્ફટિકીકરણની વ્યૂહરચનામાં મીઠાના સ્ફટિકોને નિયમિત રીતે દૂર કરવાની જરૂર પડે છે, જે તેમના મજબૂત સંલગ્નતાને કારણે બાષ્પીભવનની સપાટી પરથી આપમેળે પડી જવા મુશ્કેલ હોય છે. જો જમા થયેલા મીઠાને સમયસર દૂર કરવામાં ન આવે, તો બાષ્પીભવન કામગીરી અનિવાર્યપણે ઓછી થઈ જશે. વધુમાં, ઘણા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા સૌર બાષ્પીભવકોને ઉચ્ચ-દબાણ, ઓછા-વેક્યુમ અથવા ઉચ્ચ-તાપમાન ગરમી સારવાર જેવી ખતરનાક અથવા સમય માંગી લે તેવી તૈયારી પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે.

તેથી, શૂન્ય પ્રવાહી સ્રાવ ડિસેલિનેશન માટે સરળ તૈયારી પ્રક્રિયા દ્વારા લાંબા ગાળાના, કાર્યક્ષમ અને સ્થિર પાણીના બાષ્પીભવન અને મીઠાના સંગ્રહને પ્રાપ્ત કરવા માટે ટકાઉ સૌર બાષ્પીભવક વિકસાવવા એ એક અપ્રાપ્ય વૈજ્ઞાનિક ધ્યેય છે.

ઉપરોક્ત પડકારોના આધારે, શેનડોંગ ફર્સ્ટ મેડિકલ યુનિવર્સિટીની સંશોધન ટીમે ત્રિ-પરિમાણીય ગ્રેડિયન્ટ ગ્રાફીન સર્પાકાર એરજેલ બાષ્પીભવક તૈયાર કર્યું, જે ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા ખારા પાણીનું કાર્યક્ષમ સૌર બાષ્પીભવન પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને શૂન્ય પ્રવાહી સ્રાવ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

કાર્યક્ષમ સૌર શોષણ, સંપૂર્ણ ઉર્જા ઉપયોગ, ઉત્તમ ક્ષાર પ્રતિકાર અને લાંબા ગાળાની સ્થિરતાના સંદર્ભમાં સૌર બાષ્પીભવકોની કડક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે, પ્રોજેક્ટ ડિઝાઇન મુખ્યત્વે નીચેના ચાર મુખ્ય મુદ્દાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે:

માળખાકીય ડિઝાઇન અને રાસાયણિક સ્થિરતા વૃદ્ધિ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો

બાષ્પીભવકમાં મજબૂત નેટવર્ક માળખું અને રાસાયણિક સ્થિરતા હોવી જરૂરી છે, જે લાંબા ગાળાના, કાર્યક્ષમ અને સ્થિર સૌર ડિસેલિનેશન પ્રાપ્ત કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. તેથી, તેઓએ સૌર બાષ્પીભવકના સહાયક હાડપિંજર તરીકે ઓછી કિંમતના, સુપર-હાઇડ્રોફિલિક, ઉચ્ચ-છિદ્રાળુ અને ઉચ્ચ-સ્થિતિસ્થાપકતાવાળા મેલામાઇન ફોમને પસંદ કર્યું.

ત્યારબાદ તેઓએ મેલામાઇન ફીણને હાડપિંજર તરીકે ધરાવતા ગ્રાફીન એરોજેલ્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો, જેમાં કમ્પ્રેશન, બેન્ડિંગ અને ટેન્શન સહિત અનેક સ્થિતિઓનો સમાવેશ થાય છે, જેથી તેમના યાંત્રિક ગુણધર્મોનું વ્યાપક મૂલ્યાંકન કરી શકાય.

વાસ્તવિક ઉપયોગની પરિસ્થિતિઓમાં તેની મજબૂતાઈ અને ટકાઉપણું વધુ ચકાસવા માટે, સંશોધન ટીમે વિવિધ આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં પરીક્ષણો હાથ ધર્યા.

ખાસ કરીને, તેઓએ વારંવાર નમૂનાને હવા અને પાણીમાં 20 વખત વાળ્યો, તેને એસિડિક અને આલ્કલાઇન દ્રાવણમાં પલાળી રાખ્યો , અને તેને ઉચ્ચ તાપમાન અને અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલન જેવા કઠોર વાતાવરણમાં મૂક્યો.

આ કઠોર પરીક્ષણો પછી, તેમને નમૂનાના દેખાવ અને સૂક્ષ્મ માળખામાં કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર જોવા મળ્યા નહીં, જે તેની ઉત્તમ ટકાઉપણું અને માળખાકીય સ્થિરતાનું સંપૂર્ણ પ્રદર્શન કરે છે.

ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના સરળીકરણ અને આર્થિક સુધારણા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો

બાષ્પીભવન ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સરળતા અને બચત પ્રાપ્ત કરવા અને મોંઘા સાધનોનો ઉપયોગ ટાળવા માટે, તેઓએ નીચેના તૈયારી પગલાં ડિઝાઇન કર્યા:

પહેલું પગલું ગરમ ​​દબાવવાનું છે

હોટ પ્રેસિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધન ટીમે 1 મીમી જાડાઈ સાથે પ્રી-પ્રેસ્ડ મેલામાઇન ફિલ્મ મેળવવા માટે વિવિધ જાડાઈના મેલામાઇન ફીણને સંકુચિત કર્યા.

આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, જેમ જેમ નમૂનાની મૂળ જાડાઈ અને અંતિમ સંકુચિત જાડાઈનો ગુણોત્તર વધે છે, તેમ તેમ પહેલાથી દબાયેલી મેલામાઇન ફિલ્મનું છિદ્ર કદ 150 μm થી 20 μm સુધી બારીક રીતે નિયંત્રિત થાય છે , જે એક અનન્ય ત્રિ-પરિમાણીય ગ્રેડિયન્ટ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે.

બીજું પગલું સપાટી છંટકાવ છે

પ્રી-પ્રેસ્ડ મેલામાઇન ફિલ્મની સપાટી પર ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ સસ્પેન્શનને સમાનરૂપે સ્પ્રે કરવા માટે સ્પ્રે બોટલનો ઉપયોગ કરો . ફિલ્મમાં ગ્રેફિન ઓક્સાઇડનું સમાન વિતરણ પ્રાપ્ત થયું, જેણે અનુગામી સૌર ઘટાડાનો પાયો નાખ્યો.

ત્રીજું પગલું વાતાવરણીય દબાણ સૂકવણી છે

છંટકાવ કર્યા પછી, તેઓએ કુદરતી હવામાં સૂકવણી માટે ફિલ્મ સીધી હવામાં મૂકી. આ પગલું ફ્રીઝ ડ્રાયિંગ, સુપરક્રિટિકલ ડ્રાયિંગ અને સોલવન્ટ રિપ્લેસમેન્ટ જેવી જટિલ, સમય માંગી લેતી અને ઊર્જા માંગતી તૈયારી પ્રક્રિયાઓને ટાળે છે.

ચોથું પગલું સૂર્યપ્રકાશ ઘટાડો છે

એટલે કે, નમૂના પર સૂર્યપ્રકાશ કેન્દ્રિત કરવા માટે બૃહદદર્શક કાચનો ઉપયોગ કરવો. અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોના પ્રભાવ હેઠળ, નમૂનાની સપાટીનો રંગ ઝડપથી ભૂરાથી કાળા રંગમાં બદલાઈ જાય છે, જે દર્શાવે છે કે ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ સફળતાપૂર્વક ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડમાં ઘટાડો થયો છે.

આ સૌર ઉર્જા ઘટાડો પદ્ધતિ માત્ર ચલાવવા માટે સરળ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ નથી, પરંતુ તેમાં રાસાયણિક ઘટાડા એજન્ટો અથવા ઉચ્ચ-તાપમાન થર્મલ ઘટાડો પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવાની પણ જરૂર નથી, જેનાથી ઉત્પાદન ખર્ચ અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે.

કાર્યક્ષમ સૌર ઊર્જા શોષણ અને ઊર્જા નુકસાન ઘટાડવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો

સૌર બાષ્પીભવકોએ માત્ર સૌર ઊર્જાની વિશાળ શ્રેણીને શોષી લેવી જોઈએ અને તેને થર્મલ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવી જોઈએ નહીં, પરંતુ પ્રસરેલા પ્રતિબિંબ અને થર્મલ કિરણોત્સર્ગને કારણે થતા ઊર્જાના નુકસાનને પણ ઘટાડવું જોઈએ, અને પર્યાવરણમાંથી વધારાની ઊર્જા મેળવવી જોઈએ. સૌર ઇન્ટરફેસ પર બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ત્રણ ઊર્જા પ્રવાહો દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે: સૌર ઊર્જા ઇનપુટ, બાષ્પીભવન ઊર્જા આઉટપુટ અને પર્યાવરણમાં વિખેરાયેલી ઊર્જા.

કમનસીબે, પરંપરાગત દ્વિ-પરિમાણીય સૌર બાષ્પીભવકોને આસપાસના વાતાવરણ સાથે ગરમીના વિનિમયને કારણે ઉર્જા વિસર્જનની સમસ્યાઓનો સામનો કરવો પડે છે, જેના કારણે આદર્શ 100% સૌર-થી-વરાળ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવી મુશ્કેલ બને છે. તેનાથી વિપરીત, ત્રિ-પરિમાણીય સૌર બાષ્પીભવકો સૌર-થી-વરાળ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતાની સૈદ્ધાંતિક મર્યાદાને તોડી શકે છે.

ત્રિ-પરિમાણીય નમૂનાની ઉપરની સપાટી પર પ્રસરેલા પ્રતિબિંબ અને થર્મલ રેડિયેશનને કારણે થતા ઉર્જા નુકસાનને ઘટાડવા માટે, ટીમે ત્રિ-પરિમાણીય સર્પાકાર અંતર્મુખ ગ્રાફીન એરજેલ ડિઝાઇન કર્યું.

આ રચનામાં માત્ર વધુ શોષકતા અને ઓછી પરાવર્તકતા જ નથી, પરંતુ તેની બાજુની દિવાલો આસપાસની ગરમી અને નીચેથી વિખરાયેલી ગરમીને પણ શોષી શકે છે, જેનાથી અસરકારક ઉર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ શક્ય બને છે.

મીઠાની સહિષ્ણુતા ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને મીઠાના સ્ફટિકીકરણ વ્યવસ્થાપન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો

એટલે કે; એક અનોખી પરિવહન ચેનલ ડિઝાઇન કરીને, ખારા પાણીના રેડિયલ પરિવહનને પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે, જે મીઠાના દિશાત્મક સ્ફટિકીકરણ તરફ દોરી જાય છે. આ ડિઝાઇન માત્ર બાષ્પીભવનની સપાટી પર મીઠાને જમા થવાથી અને ભરાઈ જવાથી અસરકારક રીતે અટકાવે છે, પરંતુ મીઠાના અસરકારક સંગ્રહ અને ઉપયોગને પણ સાકાર કરે છે, આમ ડિસેલિનેશન પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા અને ટકાઉપણામાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે.

ખાસ કરીને, તેઓએ પૂર્વ-દબાયેલા મેલામાઇન છિદ્રાળુ ફિલ્મ પર આધારિત ત્રિ-પરિમાણીય ગ્રેડિયન્ટ ગ્રાફીન નેટવર્ક માળખું ડિઝાઇન અને તૈયાર કર્યું . આ ગ્રેડિયન્ટ ગ્રાફીન નેટવર્ક, જે અંદરથી છૂટાછવાયા અને બહાર ગાઢ હોય છે, તે રેડિયલ કેશિકા બળ તફાવત બનાવી શકે છે, જે બ્રિનના રેડિયલ પરિવહનને પ્રોત્સાહન આપે છે. જેમ જેમ વરાળ ઉત્પન્ન થતી રહે છે, તેમ તેમ બ્રિનના રેડિયલ પ્રવાહ બાહ્ય સપાટી વિસ્તારમાં બ્રિનની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે, જેના કારણે મીઠું આંતરિક સપાટીને બદલે બાહ્ય સપાટી પર દિશાત્મક રીતે સ્ફટિકીકરણ કરે છે. આ ડિઝાઇન ખાતરી કરે છે કે બાષ્પીભવકની આંતરિક સપાટી પૂરતા પ્રમાણમાં બાષ્પીભવન ક્ષેત્ર જાળવી રાખે છે, જેનાથી કાર્યક્ષમ અને સ્થિર સૌર બાષ્પીભવન પ્રાપ્ત થાય છે.

એ ઉલ્લેખનીય છે કે બાષ્પીભવન કરનાર તેની સમગ્ર બાહ્ય સપાટીનો ઉપયોગ મીઠાના સ્ફટિકીકરણ માટે કરે છે, જે સ્ફટિકીકરણ ક્ષેત્રને અન્ય દિશાત્મક સ્ફટિકીકરણ બાષ્પીભવન કરતા ઘણો મોટો બનાવે છે.

મીઠાના સ્ફટિકો મુખ્યત્વે છૂટાછવાયા ભરેલા મીઠાના સ્ફટિકોથી બનેલા હોય છે જેમાં પુષ્કળ છિદ્રો હોય છે, જે ખારા પાણીના પરિવહન અને વરાળ છોડવા માટે ફાયદાકારક હોય છે.

વધુમાં, બાષ્પીભવનશીલ ઠંડક અસરને કારણે, મીઠાના સ્તરનું સપાટીનું તાપમાન આસપાસના તાપમાન કરતા ઓછું હોય છે. આ લાક્ષણિકતા બાષ્પીભવકને પર્યાવરણમાંથી વધુ ઊર્જા શોષી લેવા સક્ષમ બનાવે છે, જેનાથી બાષ્પીભવન કામગીરીમાં વધુ સુધારો થાય છે.

લેખ સ્ત્રોત: ડીપ ટેક

સંશોધન જૂથ: શેન્ડોંગ ફર્સ્ટ મેડિકલ યુનિવર્સિટી ટીમ રિસર્ચ ગ્રુપ

આ લેખ અહીંથી ટાંકવામાં આવ્યો છે: https://www.163.com/dy/article/J1RENDEH05119734.html

SINOYQX મેલામાઇન ફોમ વિશે વધુ માહિતી માટે, કૃપા કરીને [email protected] પર અમારો સંપર્ક કરો અથવા અમને કૉલ કરો: +86-28-8411-1861.

કેટલાક ચિત્રો અને લખાણો ઇન્ટરનેટ પરથી પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યા છે, અને કોપીરાઈટ મૂળ લેખકનો છે. જો કોઈ ઉલ્લંઘન હોય, તો કૃપા કરીને તેને કાઢી નાખવા માટે અમારો સંપર્ક કરો.