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華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系、華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院Song Li等--氧化石墨烯改善DUT-67吸附脫鹽性能
       金屬有機(jī)骨架(MOFs)由于其超高的比表面積而被認(rèn)為是最有前途的吸附脫鹽系統(tǒng)(ADs)吸附劑之一。DUT-67是一種具有優(yōu)異吸附能力的水穩(wěn)定MOF,是ADs的潛在候選材料。為了進(jìn)一步提高其脫鹽性能,本研究將不同量的氧化石墨烯(GO)摻入DUT-67中,得到DUT-67/GO復(fù)合材料。采用集總參數(shù)模型對(duì)不同操作條件下DUT-67/GO復(fù)合材料的吸附脫鹽性能進(jìn)行了估計(jì),包括比日產(chǎn)水量(SDWP)和性能比(PR)。結(jié)果表明,DUT-67/GO復(fù)合材料的介孔有利于傳質(zhì)。在不同的DUT-67/GO復(fù)合材料中,添加24 wt% GO的DUT-67/GO復(fù)合材料(DG-24)的吸水率最高(0.34 g/g),總傳質(zhì)系數(shù)為0.0019 s-1,分別比DUT-67提高了12.4%和15.1%。此外,通過(guò)數(shù)值模擬,DG-24的平均SDWP(14.7 m3/(ton/day))和PR(0.77)與DUT-67(SDWP = 12.8 m3/(ton/day), PR = 0.72)相比顯著提高,這可歸因于它們孔徑和傳質(zhì)系數(shù)的增加。

 
圖1. 具有不同GO含量的DUT-67和DUT-67/GO復(fù)合材料的圖片。

 
圖2. 吸附脫鹽系統(tǒng)原理圖。

 
圖3. DUT-67和DUT-67/GO復(fù)合材料的(a) PXRD圖譜和(b)SEM圖像。

 
圖4. DUT-67/GO復(fù)合材料的孔徑分布。

 
圖5. DUT-67和DUT-67/GO復(fù)合材料的(a) 水吸附等溫線(xiàn)(298K)和(b)動(dòng)力學(xué)(303K,0.84kPa)。

 
圖6. Thot和Tchilled對(duì)(a)SDWP和(b)ΔW(t)的影響。

 
圖7. 當(dāng)Tchilled=30℃時(shí),Thot對(duì)(a)W(t)和(b)ΔW(t)的影響。

 
圖8. 在Thot=60℃時(shí),Tchilled對(duì)(a)W(t)和(b)ΔW(t)的影響。

 
圖9. Thot和Tchilled對(duì)(a)PR和(b)ΔW(t)的影響。

       相關(guān)研究成果由華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系、華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院Song Li等人于2023年發(fā)表在Microporous and Mesoporous Materials (https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2023.112554 )上。原文:Improved adsorption desalination performance of DUT-67 by incorporating Graphene Oxide (GO)。
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