站长之家 - 业界 2022-06-10 22:15

新设备净化海水速度比标准工业设备快1000倍以上

水覆盖了地球的70%,所以我们很容易认为它将永远是丰富的。然而,淡水是非常稀缺的。一种旨在帮助生产更多淡水的技术是海水淡化厂。水的脱盐是将盐从海水中去除,以产生可进一步处理和安全使用的淡水的过程。一个海水淡化厂将其收到的水的大约一半转化为可饮用水。

水资源匮乏是全球范围内一个日益严重的问题。仅在非洲,估计到2025年将有约2.3亿人面临缺水,多达4.6亿人生活在水资源紧张的地区。2022年5月12日发表在《科学》上的一项新研究发现了一种新的净水方法,其速度甚至比基于碳纳米管的实验性海水淡化装置还要快2400倍。

尽管海水淡化是一种成熟的生产饮用水的方式,但它伴随着高能源成本。 研究人员首次使用氟基纳米结构成功地过滤了水中的盐。这些含氟纳米通道比传统的海水淡化技术更有效,因为它们操作更快,使用的压力更小,是一种更有效的过滤器,而且使用的能源更少。

如果你曾经使用过不粘铁氟龙涂层的煎锅,你可能已经看到湿的成分是如何毫不费力地在煎锅上滑动的。氟是一种轻质成分,具有内在的防水性,或疏水性,是特富龙的一个重要组成部分。特富龙还可以通过在管道内铺设特富龙来提高水的流动性。东京大学化学和生物技术系的Yoshimitsu Itoh副教授以及他的同事对这种行为感到好奇。因此,他们受到启发,研究氟管道或通道如何在不同的规模上工作,即纳米级。

研究人员通过化学方法制造纳米氟环,将其叠加并植入原本无法穿透的脂质层中,类似于细胞壁中的有机分子,从而开发出测试过滤膜。他们开发了多个测试样品,纳米环的大小从1到2纳米不等。一根人类的头发几乎有100000纳米宽。在测试膜的两边,Itoh和他的同事评估了氯离子的存在,氯离子是盐的主要成分之一,以确定他们的膜的有效性。

测试通道中较小的通道完美地拒绝了进入的盐分子,较大的通道也仍然比其他脱盐技术,甚至尖端的碳纳米管过滤器有改进,真正让研究人员惊讶的是这个过程发生的速度有多快。样品比典型的工业设备快几千倍,比基于碳纳米管的实验性脱盐设备快2400倍左右。

由于氟是负电荷,它排斥负离子,如盐中的氯。但这种负性的一个额外好处是,它还能分解所谓的水团,基本上是松散结合的水分子组,以便它们更快地通过通道。

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