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2400倍!日本科学家创造纳米级海水过滤网,人类将拥有无尽的水源

2022-08-15 22:51:01

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海水淡化可以解决全球水资源日益短缺的问题,但现有方法的能源成本都非常大。就在昨天,日本科学家们首次使用氟基纳米结构(滤网膜)成功过滤了海水中的盐,与目前的脱盐方法相比,这些含氟纳米结构工作速度更快,所需压力和能量更少,是一种更有效的过滤器。“我们很想知道含氟纳米结构在选择性过滤不同化合物,特别是水和盐方面有多有效。在进行了一些复杂的计算机模拟之后,我们认为值得花时间和精力来创建一个实验样品。”科学家们解释说。“目前,海水淡化主要有两种方法。热法,即利用热量蒸发海水,使其凝结为纯水,第二种是反渗透法,这两种方法都需要大量能量。我们的测试表明,氟纳米滤网膜只需很少的能量,而且还有其他好处。”该团队通过化学技术合成了纳米级氟环来制造测试过滤膜,氟环被堆叠并嵌入在一层不渗透的脂质层中,类似于构成细胞壁的有机分子。日本科学家们制作了几个1到2纳米直径的测试样品滤网膜,作为参考,人的头发几乎有100000纳米宽,为了测试滤网膜的有效性,科学家们测量了氯离子的存在,氯离子是盐的主要成分之一,另一种是钠,位于测试膜的两侧。“看到第一手的结果非常令人兴奋,我们的测试滤网中完全拒绝了所有盐分子,令我惊讶的是,这一过程发生得如此之快。我们的样品的工作速度大约是典型工业设备的数千倍,大约是实验性碳纳米管脱盐设备的2400倍。”由于氟具有电负性,它排斥盐中的氯等负离子,这种排斥性的另一个好处是,它也会分解水分子团,即基本上松散结合的水分子团,从而使它们更快地通过滤网。该团队的氟基海水淡化膜更有效、速度更快、运行所需能源更少,而且使用起来也非常简单。日本科学家们解释说:“下一步当然是扩大规模,我们的测试样品是单纳米滤网膜,但在其他专家的帮助下,我们希望在几年内制造出一种直径约1米的膜。在解决海水淡化这些问题的同时,我们也在探索是否可以使用类似的膜来减少工业排放的二氧化碳或其他不良废物。”

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