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工业之美|撑起这把“太阳伞”,工业蒸发池的蒸发速率可提升一倍

研究人员认为,通过优化热设计,还可使蒸发池的蒸发率增加至160%。

图片来源:图虫创意

记者 | 徐宁

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在中国,或是玻利维亚、阿根廷和智利的“锂三角”地区,活性金属的提取需用到大量工业蒸发池,占地面积可达数英亩。

蒸发池是处理各种行业污染废水的廉价方法,涉及电厂、海水淡化厂以及石油、天然气和锂行业等。

它们利用阳光自然蒸发,将大量废水减少为体积更小的固体废物,常见于中国、澳大利亚、欧洲、中东和美国一些气候干旱或半干旱地区。

但蒸发池对自然环境有直接影响。鸟类和其它野生动物常将蒸发池误认为是自然湿地,误入其中造成危险。

斯洛文尼亚塞科夫耶的蒸发池。图片来源:Depositphotos

1月6日,据伯克利实验室(Berkeley Lab)消息,该实验室的研究人员发明了一种“太阳伞”,不仅不会遮挡阳光,反而会集中太阳光热量,使工业蒸发池的蒸发率能大幅提高。

伯克利实验室能源部副主任拉维·普拉希尔(Ravi Prasher)表示,提高工业池的蒸发率,能从根本上减少蒸发池所需的土地数量,减少对环境的影响。

伯克利实验室的“太阳伞”,是一种光热平板装置。该平板一面能选择性地吸收太阳能,另一面可以集中释放太阳光中的中红外波段能量。

它们建造水面上方一英尺处,将入射的太阳光从400到1500纳米的波长,转换为3000纳米或更长的波长。

传统蒸发池中,入射的阳光被全部吸收,整体水温得以升高,进行蒸发。加盖伯克利实验室研发的“太阳伞”后,摄入水中的阳光可转换成中红外波段辐射,只会加热水面,深度100微米左右,从而增强蒸发率。

伯克利实验室博士研究员阿肯沙·梅农(Akanksha Menon)解释称:“我们发现,水在中红外波段的照射下,有很强的吸收能力,把所有的热量保留在一个非常薄的层里。”

传统蒸发池和架设“太阳伞”蒸发池的对比。图片来源:伯克利实验室

通过饱和食盐溶液模拟实验,伯克利实验室的研究人员发现,加了“太阳伞”的蒸发池,蒸发率比普通蒸发池高出一倍。他们认为,通过优化热设计,蒸发池的蒸发率可增加至160%。

这并不是科学家利用太阳能改善蒸发池的首次尝试。为了最大限度加大工业池的表面蒸发能力,科学家们曾提议在蒸发池表面覆盖像黑色海绵一样的漂浮物,吸收阳光,集中热量。

但梅农表示,使用这一方法的缺点是,随着时间推移,污染物会附着在漂浮物的表面,这不仅不能增强太阳光的吸收,还会反射太阳光,使漂浮物吸热的性能急剧下降。

在蒸发池表面架设“太阳伞”,则可以避免出现类似的问题。

伯克利实验室研究人员指出,这种“太阳伞”也可在海水淡化厂发挥作用。该研究团队正考虑用聚合物或其它材料来制造这一设备,以进一步降低生产成本。

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