11549.基于離子濃差極化原理的微流控海水淡化芯片研究

1、廈門(mén)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門(mén)大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫(xiě)課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱(chēng)，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人。簽孫勃乞舢≯c年s

2、月7／／，弋廈門(mén)大學(xué)碩士論文摘要全球淡水資源匱乏受到越來(lái)越多的國(guó)家的重視，特別是一些水資源短缺的國(guó)家和地區(qū)。海水淡化被認(rèn)為是獲得淡水資源的最佳途徑之一?，F(xiàn)如今海水淡化方法發(fā)展較為迅速，其中主流技術(shù)有反滲透法、電滲析法以及蒸餾法等。雖然上述三種方法發(fā)展較早，技術(shù)相對(duì)成熟，但能耗大、運(yùn)營(yíng)成本高，需要搭建大型配套設(shè)備且不便移動(dòng)不易全球推廣，特別是在欠發(fā)達(dá)國(guó)家。在淡水資源短缺急劇嚴(yán)重的今天，尋找一種低能耗、成本低、便攜式、使用壽命長(zhǎng)、易于市場(chǎng)推

3、廣、適合家庭以及個(gè)人使用的新型海水淡化裝置迫在眉睫，本文研究設(shè)計(jì)的利用微流控芯片進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)正好就符合上述要求。本文研究所設(shè)計(jì)的海水淡化微流控芯片系統(tǒng)，是基于電場(chǎng)作用下流體流經(jīng)離子選擇性通道時(shí)在通道兩側(cè)所產(chǎn)生離子濃差極化(ICP)現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的，芯片系統(tǒng)中包含有海水入口通道、濃縮海水出口通道、淡水出口通道、帶有納米結(jié)構(gòu)的通道和緩沖溶液通道。芯片工作時(shí)，由淡水通道、納米結(jié)構(gòu)通道和緩沖溶液通道所形成的離子耗盡區(qū)將海水中的離子排入濃縮海水

4、通道，從而實(shí)現(xiàn)了海水中鹽分和淡水的分離。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了平面型與立體式兩種不同結(jié)構(gòu)的微流控芯片分別用于驗(yàn)證芯片的有效性和檢測(cè)芯片的淡化率。使用01mM的熒光素鈉溶液代替海水(便于實(shí)驗(yàn)中的觀(guān)察與檢測(cè))，通過(guò)改變電壓、流速和納米通道等條件，對(duì)芯片所需的多個(gè)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了探索和優(yōu)化，得到立體式海水淡化芯片系統(tǒng)的最佳淡化條件(淡化率平均95％左右，最高達(dá)到97％)。最后，本文提出了下一步實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃及展望——將該單元芯片集成在一個(gè)更大的淡化系統(tǒng)