石墨烯濾膜可大幅降低海水淡化成本

石墨烯濾膜可大幅降低海水淡化成本

美國《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站4月6日發(fā)表了題為《石墨烯濾膜可能會讓海水淡化更便宜》的報道。



隨著飲用水日益短缺，海水淡化可能是彌補這一缺口的一種方法。



本周早些時候在英國《自然·納米技術(shù)》雜志上公布的新研究或許是讓海水淡化——脫去水中鹽分，使之可以安全飲用——在世界更多地方成為可行選擇的重要一步。英國曼徹斯特大學(xué)改進(jìn)的石墨烯氧化物濾膜——一種可讓一些分子通過并擋住其他分子的選透性薄膜——可在過濾水的同時留下鹽離子。這其實是一種分子濾網(wǎng)。



找到新的淡水來源非常重要。據(jù)聯(lián)合國稱，世界上約有12億人口缺少干凈的飲用水，占總?cè)丝诘募s20%。隨著人口增長和一定程度上由于氣候變化導(dǎo)致的現(xiàn)有水供應(yīng)減少，這一數(shù)字預(yù)計還會增長。因此有人提出，下一次世界“淘金熱”將是尋找水源。而另一些人則沒有這么樂觀，他們擔(dān)心水將引發(fā)未來戰(zhàn)爭。這種擔(dān)心并非沒有道理，也門當(dāng)前的戰(zhàn)爭就是跟水沖突有關(guān)，至少在一定程度上如此。



盡管全世界并不缺乏水，但淡水稀缺，只占水總量的不到3%。地球表面的70%以上都是水，但其中的97%不可飲用，因為這些水要么是鹽水，要么有咸味(鹽水和淡水混合)。除了游泳時偶爾吸入海水外，人類飲用海水會導(dǎo)致脫水并最終死亡。



海水淡化可能是一個解決方案。畢竟這種技術(shù)已在中東和開曼群島的一些地方投入使用。目前使用的有兩種技術(shù)，一種是多級閃蒸法，是通過一系列熱交換將一部分水快速加熱成水蒸氣;還有一種是反滲透法，利用高壓泵讓海水通過反滲透膜，去除離子和顆粒，使之成為飲用水。



美國太平洋西北國家實驗室能源與環(huán)境部研究員拉姆·德瓦納森在一篇與這項研究同時發(fā)表的文章中寫道：“目前的海水淡化方法屬于能源密集型，會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。另外，能源的生產(chǎn)消耗大量水，并且會產(chǎn)生需要用更多能源進(jìn)行處理的廢水。”



石墨烯氧化物濾膜是相對便宜的替代方法，因為可以在實驗室中以低成本制造出來，而且水很容易通過，鹽卻不行。但如果大規(guī)模浸入水中的話，石墨烯氧化物濾膜往往會迅速膨脹。一旦膨脹，這種薄膜不僅會滲透水，也會讓鹽中的鈉和鎂離子通過，從而失去過濾的作用。

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