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納米木膜淡化海水 或可成為新一代海水淡化“神器”
發布:blast_k   時間:2019/11/14 12:26:19   閱讀:142 
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“以木材為原料制成的納米木膜,可淡化海水。”這一技術的出現,成為該領域的一大亮點。近期,國外一所大學的研究者們,成功地用木材制成了一種厚度為0.5毫米的超薄過濾膜——納米木膜,來淡化海水、凈化水質。相對于傳統的海水淡化技術,此法不僅節能環保,而且造價低廉,或可代替市場上廣泛使用的由石油衍生的塑料過濾膜,成為新一代海水淡化的“神器”。


 
水資源短缺是開展此項目研究的根本原因。全球總水量約為14億立方千米,海水約占97%,可供人類飲用的淡水約占2%。隨著全球人口增加和氣候變化,淡水資源日益緊張,人類被迫將目光轉向海水。

傳統海水淡化工藝主要分為蒸餾法和膜法兩類,使用較多的方法是膜法中的反滲透技術,對海水加壓,使其進入多孔薄膜進行過濾,以此去除海水中的雜質和鹽分。目前中東等地區就在使用這一技術。這種方法不僅會耗費巨大的能源,還會大量消耗造價昂貴又易損壞的塑料過濾膜,因此有“一碗水,一碗油”之說。


 
納米木膜的淡化原理則綜合了蒸餾法與膜法兩者的優長,使用疏水的微孔膜對海水溶液進行淡化。常壓下,液態水由于水的表面張力作用,不能透過膜的微孔,而水蒸氣則可以。當膜的兩側存在一定的溫差時,由于蒸氣壓的差異,水蒸氣則順勢透過微孔,在另一側冷凝下來成為淡水。

在實驗過程中,研究人員對這種材料制成的過濾膜一側加熱,流過薄膜這一側的水就會快速蒸發。使用這種方法產生水蒸氣,比燒水產生水蒸氣消耗的能量要小得多。而且,這種膜的孔穴也比商用塑料膜多,使得水蒸氣更易透過。

除了低能耗,使用納米木膜淡化海水,具有易操作、可持續、環保等優點,能夠在常壓下進行,設備簡單、操作方便,在技術力量比較薄弱的地區也能實現。而且,使用蒸餾法提取淡水,只有水蒸氣可穿過薄膜,淡水純凈度會提高。此外,從環保角度考慮,木制薄膜也方便降解。

不過,納米木膜并非十全十美。木材自身疏水性較差,需要在制作過程中對木材進行再處理,會產生附加成本。此次試驗發現每平方米木膜每小時只能過濾大約20千克水,效率僅為商用塑料過濾膜的一半。研究人員認為,造成該問題的原因是最終制成的膜比預想的更厚、氣孔更小,而改用其他氣孔大小更理想的木材,制作更薄的膜,可解決該問題。

總之,納米木膜的發展前景是令人期待的,一旦解決了淡化的效率問題,或將代替塑料過濾膜成為商業化淡化海水的主力軍,更加高效環保地獲取淡水。無疑,這也將助力海上軍事力量的淡水保障。

文章來源:解放軍報、江南石墨烯研究院

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