近日，西华大学能源与动力工程学院流体机械及工程团队成员闫盛楠博士在Energy Conversion and Management（一区，IF2020=9.709）上发表题为“Energy storage enhancement of paraffin with a solar-absorptive rGO@Ni film in a controllable magnetic field”的研究论文。
基于环境友好性及易获取性等主要特征，太阳能是化石燃料的最佳替代品之一。太阳能高效转换技术主要包括光电和光热利用，其中，光热储能是光热转换的重要应用，提高所用材料的太阳能吸收能力和储热能力至关重要。太阳能光热转换和储存已被证明是有效的太阳能利用途径。在相变过程中，相变材料可以储存和释放大量能量；因此，它们被认为是优良的太阳能存储介质。然而，相变材料的导热系数一般较低，导致传热过程缓慢，限制了相变材料的光热转换效率。为了解决上述问题，研究人员尝试将纳米颗粒掺入相变材料之中，并取得了优良的效果。但是，该种方法存在一定缺点，例如需要大量的纳米颗粒，造成成本较高；此外，一些纳米颗粒容易氧化或团聚，单位质量相变材料的光热吸收能力较低，而且纳米颗粒不易从相变材料中分离出来，会污染相变材料。
为改善上述缺点，团队成员将纳米颗粒（石墨烯）涂覆在导磁材料（泡沫镍）之上。泡沫镍是一种耐腐蚀的磁性材料，通常作为基底；石墨烯具有优异的力学、光学和热性能，广泛用于与太阳能转换和存储相关领域，包括太阳能收集和光热催化等。在制备实验过程中，将泡沫镍作为基底，并将还原氧化石墨烯通过电化学还原方式涂覆在泡沫镍之上，制成复合膜；该复合膜具有耐腐蚀和抗氧化性，并可重复使用。在光热转换实验过程中，将该复合膜置于固态石蜡之上，并引入外部磁场，通过调控磁场强度，使复合膜伴随相变过程而紧贴固液相界面，改善石蜡光热转换特性。该方法结合了磁控调节与纳米颗粒强化光热吸收的优点。磁场调控下的表面式吸收方法可以在不污染相变材料的情况下调节相变过程，提升相变材料的光热存储能力。
结果表明，在泡沫镍上涂覆还原氧化石墨烯能够有效增强泡沫镍的光热吸收能力；通过调节磁场强度可以动态调整rGO@Ni复合膜的位置，使其紧贴固液相界面，且该复合膜易取出，不会污染石蜡；增大磁场强度提升了准稳态温度、储热能力和储热效率，并提高了单位质量石蜡的光热吸收能力以及相界面的移动速度。综上，该方法为太阳能转换和利用提供了一种有效解决方案。
据了解，闫盛楠，博士，讲师，研究方向为多相流动及热质传递，曾参与国家自然科学基金重大研究计划培育项目、优秀青年科学基金项目，发表SCI收录论文7篇，EI收录论文1篇，现任西华大学能源与动力工程学院教师。（通讯员：西华大学翟元平）
膜分离技术在环境工程中的应用探讨论文
摘要：随着科学技术水平的提升，膜分离技术发展的越来越成熟，且应用范围也不断的拓宽，这其中，以环境工程中的应用最为广泛，环境工程中通过应用膜分离技术，可有效地提升环境污染治理及预防的效果，在本文中，论述了各种膜分离技术在环境工程中的具体应用。
关键词：膜分离技术;环境工程;应用
以分离过程为划分依据，膜分离技术中包含多种类型，比如微滤、超滤、纳滤等。通过膜分离技术，可有效地处理环境中的固体、气体污染物，避免这些污染物污染环境，提升环境中的清洁度。环境工程开展的目的在于缓解环境污染的现状，防止环境污染加重，提升环境质量，应用膜分离技术后，可有效地提升工程开展的效果，实现环境质量提升的目的。
一、微滤技术在环境工程中的应用
颗粒、细菌等物质的大小位于0.1~ lOLm时，过滤时适合采用微滤技术，此项技术属于筛网过滤，操作过程中，具备比较低的压力，而且能够较好的适应液体，在饮水处理工程中有着比较广泛的应用。传统的过滤技术中，过滤池中需要设置澄清过滤和二沉池，占地面积比较大，但在应用微滤技术后，澄清过滤及二沉池可以直接取消，使得过滤池的占地面积有效缩小，而且如果水质出现比较大的波动时，过滤处理的效果依然比较好。此外，通过膜分离技术，可以良好的处理废水，循环实现闭路，经过处理的'污染水可以再次回收利用，实现废水再利用的同时，节约水资源，并提升资源的利用效率，同时，还可以将环保意识有效地提升。
二、超滤技术在环境工程中的应用
超滤膜的过滤孔直径非常小，最小0.05nm，最大Inm。环境工程中，应用超滤技术后，物质中含有的固体颗粒、悬浮物可以被有效的过滤清除，同时，大分子物质、胶体的过滤中也可以应用超滤技术，具备比较好的过滤效果。在电泳涂漆废水的处理工程中，广泛的采用超滤技术，通过此种膜分离技术，有效地清除废水中的金属离子杂质，实现废水的回收再利用，提升了废水的再利用效率，并且其再生的可生化性显著增强。需要注意的是，在环境工程在应用超滤技术时，使用的超滤膜及相应的组件通量要比较大，而且所具备的耐高温、抗氧化性能要非常好，当前的超滤技术水平还无法有效地满足这一要求，需要进一步加大研发的力度，实现这一目标。
三、反渗透技术在环境工程中的应用
无论是何种类型的溶质，反渗透膜虽具备的脱除率都非常高，且具备非常高的出水水质，通常，除盐处理工程中经常采用反渗透技术。现阶段，环保领域已经大规模的应用了反渗透技术，主要体现在四个方面，一是改善城市饮用水的水质，二是处理城市污水，三是处理工业废水，四是处理垃圾渗滤液。在垃圾渗滤液中，含有的氨氮、碱度及重金属的浓度非常高，而当氨氮的浓度非常高时，会产生比较大的毒副作用，利用活性污泥法处理垃圾渗滤液时，处理的效果非常差，而应用反渗透技术进行处理时，可以显著的提升处理的效果。现阶段，环境工程应用反渗透技术时，还存在的一定的问题，主要表现在两个方面，一个是膜污染，一个是浓差极化，在今后的研究中，重点在于研究出耐污染、价格低的膜材料，并使新研制的膜材料具备耐高温、抗氧化、超低压的性能。
四、纳滤技术在环境工程中的应用
上世纪八十年代，典型反渗透复合膜出现，随后，经过进一步的研究与开发之后，研制出新型的膜分离技术——纳滤技术，该项技术为分子级技术，位于超滤技术与反渗透技术之间。纳滤技术的过滤过程属于压力驱动型，操作过程中，设置压力时，通常最小设置为0.5MPa，最大时设置为l.OMPa。离子选择性是纳滤膜的一个突出特点，去除二价离子时，去除率可超过95%，但去除一价离子时没去除率仅在40%~ 800/0之间，基于纳滤技术的特点及去除率，在河水有害物质去除、地下水有害物质去除、废水脱色等工程有着比较广泛的应用。在低压状态下，纳滤膜的通量比较高，与反渗透膜相比，仅需比较少的投资成本及操作成本，但利用纳滤技术过滤过程中，纳滤膜较易受到污染，预处理时，需要进水水质比较高，且处理过程比较复杂，使得纳滤技术的应用受到一定的限制。
五、液膜技术在环境工程中的应用
所谓液膜，就是乳液颗粒悬浮在液体中，乳液颗粒层非常薄，膜分离过程中，渗透具有一定的选择性，通过化学反应，萃取和吸附其中的污染物，实现净化。与固膜相比，液膜具有更为快速的传质速度，且具备非常高的选择性和分离效率。在溶液中，如果定分离离子和有机物，适合采用此种技术进行膜分离。当前，医药化工、湿法冶金、废水处理中已经良好的应用液膜分离技术，通过资源化处理的方式，促使废水实现再利用。
六、结论
环境工程中，通过膜分离技术的应用，可有效的减少废水、废气、固体颗粒等对环境的污染，并实现废水的再生利用，有效的增强了环境保护的效果。
参考文献：
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金属表面新型无铬化学转化膜的研究
本论文研究了金属表 面无铬化学处理的几种新方法 ,主要分为三个部分:Ⅰ.镁合金AM60上的一种硅酸盐/钨酸盐复合转化膜;Ⅱ.镀锌钢 板上有机-无 机复合钝化膜;Ⅲ.二氧化硅溶胶对磷化膜的改性。Ⅰ.研究了一种镁合 金AM60上的硅酸盐/钨酸盐复合转化膜处理的方法。扫描电子显微镜(SEM)观察表明该膜层 是一种干涸河床状的的微观膜 层结构,电化学极化 曲线测试表明该转化膜具有良好的耐腐蚀性能。X射线衍射谱(XR D)表明膜层是一种非晶相结构, 能谱(EDX)对膜的成分分析,结果表明膜层主要 成分为钨的化合物,镁、铝以及锰的氧 化物。得出的最佳配方和成膜工艺是:Na2SiO3:4g/L,Na2WO4:10g/L,KClO4:4 g/L,KMnO4:2 g/L;pH 4,温度50℃,浸渍时间10分钟。Ⅱ.研究了一种有机-无机膜处 理热镀锌板的方法,采用 水溶性丙烯酸树脂作为成膜剂,加入有缓蚀作用的钒酸盐和钨酸盐,形 成了这种复合膜层体系。重点研究了不同纳 米二氧化硅对其的改性作用,通过SEM观察、盐水浸泡及塔菲尔极化曲线方法对比了 纳米SiO2溶胶 和纳米SiO2粉体的加入对膜层外观及耐蚀性的影 响,发现这两种纳米材料的加入都可以改善膜层干燥过程中易干裂的情况,提高了膜层的致密性 ,尤其是以胶体二氧化硅改性的 效果较好,红外光谱结果表明纳米二氧化硅与树脂之间发生了一定程度的化学键合,且纳米颗粒附着在 膜层表面起到一定的 保护作用。钒酸盐和钨酸盐加入该体系进 一步提高了 膜层的耐蚀性,钝化膜最佳干燥温度是14 0℃,其钝化机理及优化配方还在进一步研究中。Ⅲ.研究了 一种二氧化硅溶胶对磷化膜的改性方法,在磷化之前采用二氧化硅溶胶液对金属进行处理,发现这 种溶胶液处理具有 有类似表面调整的作用,细化了磷化膜晶粒,提高了膜层的致密性 ,塔菲尔极化曲线结果表明SiO2溶胶 处理后磷化膜的耐蚀性得到了提高。这种结晶细化作用对 于多种金属底材都适用。这可能是因为S iO2溶胶粒子吸附在金属的表面提供了大量的活性点,有利于形成更致 密的磷化膜结晶.
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