蒸发材料0609丨西南民族大学SPT论文丨海蜇状多孔水凝胶三维蒸发器用于Cs⁺的高效选择性吸附

背景：核废水中的放射性铯（¹³⁷Cs⁺）污染严重威胁生态安全，传统太阳能驱动界面蒸发技术虽能高效产淡水，但无法同步处理蒸发后高浓度含铯残液，存在二次污染风险。研究目的：为解决这一难题，受水母伞状躯体与触手捕食结构启发，开发一种上下双层仿生水凝胶三维蒸发器。上层为伞状光热水凝胶（3D-BPS-HACC/AA），利用物理化学交联将亲水性2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖/丙烯酸水凝胶网络整合到黑色聚氨酯海绵中，实现高效太阳能蒸发；下层负载KCuHCF的吸附层（BPS-HACC/AA-HCF）通过逐层组装制备，用于选择性吸附Cs⁺。结论：该蒸发器在多种条件下（pH 3–11，盐度高达25 wt%）表现稳定，蒸发速率达3.19 kg·m⁻²·h⁻¹，效率达96.16%。其吸附层对Cs⁺表现出快速吸附（1小时去除率>94%）、广泛pH适应性及显著选择性（Kd≈10⁵ mL·g⁻¹，去除率>98%）。光热协同作用使吸附平衡时间从2小时缩短至1小时。材料机械性能优异，可循环使用超40次。本研究为核污染水体治理提供了低成本、可持续的一体化解决方案。