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，獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體已經(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《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動規(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)費或?qū)嶒炇业馁Y助，在()實驗室完成。(請在以上括號內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒炇颐Q，未有此項聲明內(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／／，弋廈門大學(xué)碩士論文摘要全球淡水資源匱乏受到越來越多的國家的重視，特別是一些水資源短缺的國家和地區(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)相對成熟，但能耗大、運營成本高，需要搭建大型配套設(shè)備且不便移動不易全球推廣，特別是在欠發(fā)達(dá)國家。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、易于市場推

3、廣、適合家庭以及個人使用的新型海水淡化裝置迫在眉睫，本文研究設(shè)計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)計的海水淡化微流控芯片系統(tǒng)，是基于電場作用下流體流經(jīng)離子選擇性通道時在通道兩側(cè)所產(chǎn)生離子濃差極化(ICP)現(xiàn)象而設(shè)計的，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，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，從而實現(xiàn)了海水中鹽分和淡水的分離。在實驗中，設(shè)計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證芯片的有效性和檢測芯片的淡化率。使用01mM的熒光素鈉溶液代替海水(便于實驗中的觀察與檢測)，通過改變電壓、流速和納米通道等條件，對芯片所需的多個實驗條件進(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驗研究計劃及展望——將該單元芯片集成在一個更大的淡化系統(tǒng)