玉米芯生物炭饼的太阳能水蒸发性能及其应用

针对太阳能水蒸发技术中的关键核心光热转化材料存在太阳能利用率不高、价格昂贵且制备工艺复杂等问题,该研究提出以农业废弃物玉米芯为生物质原材料制备玉米芯生物炭饼,探究了热解温度对其理化性质的影响及其在太阳能水蒸发中的应用性能。结果表明,玉米芯生物炭（Corncob Biochar,CB）的理化性质受热解温度的影响明显,随着热解温度升高,CB逐渐由大孔主导转向微孔/介孔主导,CB的热稳定性增强,对光的吸收增强。在一个太阳光照强度下（1 kW/m）,CB的太阳能水蒸发速率和表观能量利用率随CB热解温度的升高而增大;相较于250和450℃,650 ℃制备的玉米芯生物炭（CB650）具有最高的水蒸发速率（4.16 kg/(m2·h)）和表观能量利用率（97.8%）;CB650高效太阳能水蒸发性能主要基于其具有较高的光吸收能力（润湿条件下达96.4%）及以微孔为主的孔隙结构通过毛细管力提供适当的水传输,Li离子蒸发试验证实其水蒸发机制为小水团簇形式蒸发。此外,CB650不仅表现出一定的耐用性,且对海水、重金属和染料废水具有优异的水蒸发处理效果。研究结果不仅为玉米芯的资源化和减量化处置提供了新的技术途径,亦为其在太阳能水蒸发技术中的应用提供了必要的理论和技术依据。