Nanophotonics-enabled solar membrane distillation for off-grid water purification

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作者
Pratiksha D. Dongare,Alessandro Alabastri,Seth Pedersen,Katherine R. Zodrow,Nathaniel J. Hogan,Oara Neumann,Jinjian Wu,Tianxiao Wang,Akshay Deshmukh,Menachem Elimelech,Qilin Li,Peter Nordlander,Naomi J. Halas
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:114 (27): 6936-6941 被引量:415
标识
DOI:10.1073/pnas.1701835114
摘要

With more than a billion people lacking accessible drinking water, there is a critical need to convert nonpotable sources such as seawater to water suitable for human use. However, energy requirements of desalination plants account for half their operating costs, so alternative, lower energy approaches are equally critical. Membrane distillation (MD) has shown potential due to its low operating temperature and pressure requirements, but the requirement of heating the input water makes it energy intensive. Here, we demonstrate nanophotonics-enabled solar membrane distillation (NESMD), where highly localized photothermal heating induced by solar illumination alone drives the distillation process, entirely eliminating the requirement of heating the input water. Unlike MD, NESMD can be scaled to larger systems and shows increased efficiencies with decreased input flow velocities. Along with its increased efficiency at higher ambient temperatures, these properties all point to NESMD as a promising solution for household- or community-scale desalination.
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