美媒:石墨烯濾膜可大幅降低海水淡化成本
美(mei)國《大(da)眾科(ke)學》月刊網站4月6日(ri)發(fa)表了題為《石墨(mo)烯(xi)濾(lv)膜(mo)可能會讓(rang)海水淡(dan)化(hua)更(geng)便宜》的報道。
隨(sui)著飲(yin)用水(shui)日(ri)益短(duan)缺,海水(shui)淡化(hua)可能是彌補這一缺口(kou)的一種方(fang)法(fa)。
本周早些時候(hou)在(zai)英國(guo)(guo)《自然˙納(na)米技術》雜志(zhi)上(shang)公布的(de)新研究或許是讓(rang)海水(shui)淡化(hua)——脫(tuo)去水(shui)中(zhong)鹽分,使之可以安全飲用——在(zai)世界(jie)更多地方(fang)成(cheng)為可行選擇的(de)重(zhong)要一步。英國(guo)(guo)曼徹斯特大學改進(jin)的(de)石墨烯氧化(hua)物濾膜(mo)(mo)——一種可讓(rang)一些分子(zi)通過(guo)并擋住其他(ta)分子(zi)的(de)選透性薄膜(mo)(mo)——可在(zai)過(guo)濾水(shui)的(de)同時留下(xia)鹽離子(zi)。這其實是一種分子(zi)濾網。
找到(dao)新的(de)(de)淡水(shui)來源(yuan)非(fei)常(chang)重要。據聯合(he)國稱,世界(jie)上約有(you)12億人(ren)口缺少(shao)(shao)(shao)干凈的(de)(de)飲(yin)用水(shui),占總(zong)人(ren)口的(de)(de)約20%。隨著人(ren)口增長(chang)和一(yi)(yi)定(ding)程度(du)上由于氣(qi)候變化導(dao)致的(de)(de)現有(you)水(shui)供(gong)應(ying)減少(shao)(shao)(shao),這(zhe)一(yi)(yi)數字預計還會增長(chang)。因此有(you)人(ren)提(ti)出,下一(yi)(yi)次世界(jie)“淘金熱”將(jiang)是(shi)尋找水(shui)源(yuan)。而另一(yi)(yi)些(xie)人(ren)則沒有(you)這(zhe)么樂觀,他們擔(dan)心(xin)水(shui)將(jiang)引發未(wei)來戰爭(zheng)。這(zhe)種(zhong)擔(dan)心(xin)并非(fei)沒有(you)道理,也門當(dang)前(qian)的(de)(de)戰爭(zheng)就是(shi)跟水(shui)沖突有(you)關,至(zhi)少(shao)(shao)(shao)在一(yi)(yi)定(ding)程度(du)上如此。
盡管全世界(jie)并不缺乏水(shui)(shui),但(dan)淡水(shui)(shui)稀(xi)缺,只占水(shui)(shui)總量的(de)不到3%。地球表面(mian)的(de)70%以上都(dou)是水(shui)(shui),但(dan)其中的(de)97%不可飲(yin)用,因(yin)為這些(xie)水(shui)(shui)要么(me)是鹽(yan)水(shui)(shui),要么(me)有咸(xian)味(鹽(yan)水(shui)(shui)和淡水(shui)(shui)混合)。除了游泳時偶(ou)爾(er)吸入海水(shui)(shui)外,人(ren)類(lei)飲(yin)用海水(shui)(shui)會導致脫水(shui)(shui)并最終(zhong)死亡(wang)。
海水(shui)(shui)淡化可能是(shi)(shi)(shi)一(yi)個解決方案(an)。畢(bi)竟這種技術已(yi)在中東和開(kai)曼群島(dao)的一(yi)些(xie)地方投入使(shi)用。目(mu)前(qian)使(shi)用的有兩(liang)種技術,一(yi)種是(shi)(shi)(shi)多級閃蒸法,是(shi)(shi)(shi)通過(guo)(guo)一(yi)系列熱交(jiao)換將(jiang)一(yi)部分(fen)水(shui)(shui)快速加(jia)熱成水(shui)(shui)蒸氣;還(huan)有一(yi)種是(shi)(shi)(shi)反滲(shen)透法,利用高壓泵讓海水(shui)(shui)通過(guo)(guo)反滲(shen)透膜,去除(chu)離(li)子(zi)和顆粒(li),使(shi)之成為飲(yin)用水(shui)(shui)。
美(mei)國(guo)太(tai)平洋(yang)西北國(guo)家實驗室能源與環境部研(yan)究員拉(la)姆˙德瓦納森(sen)在一篇與這項(xiang)研(yan)究同時(shi)發表的(de)(de)文章中寫(xie)道:“目(mu)前的(de)(de)海水淡化方(fang)法(fa)屬于能源密集型(xing),會(hui)對環境產生(sheng)負面影響(xiang)。另外,能源的(de)(de)生(sheng)產消耗(hao)大量水,并(bing)且會(hui)產生(sheng)需要用更多能源進(jin)行(xing)處理的(de)(de)廢水。”
石墨(mo)烯氧(yang)化(hua)物濾(lv)(lv)(lv)膜是相對便(bian)宜的(de)替代方法(fa),因為可以在實(shi)驗室中以低成本制造出來,而(er)且水很容易通(tong)過(guo)(guo),鹽卻不(bu)行。但如果大(da)規模(mo)浸入水中的(de)話,石墨(mo)烯氧(yang)化(hua)物濾(lv)(lv)(lv)膜往(wang)往(wang)會(hui)迅速膨脹。一旦(dan)膨脹,這種薄膜不(bu)僅會(hui)滲透水,也會(hui)讓鹽中的(de)鈉和鎂(mei)離子通(tong)過(guo)(guo),從而(er)失去過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)的(de)作用(yong)。

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