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特殊材料助力海水淡化 新材料發(fā)展大有所為
2020年08月19日 08:39:01
來(lái)源：儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：3572
近日，澳大利亞莫納什大學(xué)發(fā)布了一項(xiàng)全新的研究成果，其中提到該校的研究人員和同行合作開(kāi)發(fā)了一種新型的咸水淡化技術(shù)，這門(mén)技術(shù)依托于一種孔隙中加入有聚螺吡喃丙烯酸酯的特殊金屬有機(jī)框架材料，能夠快速的將海水轉(zhuǎn)化為飲用水，并且在陽(yáng)光照射后這種材料能很快的釋放出吸附的鹽分等顆粒，達(dá)到重復(fù)使用的目的。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】水是生命的源泉，地球71%的面積都被水覆蓋，但是這并不意味人類(lèi)不缺水，事實(shí)上，能夠供給人們直接使用的淡水資源非常有限，大概只占地球總水量的2.53%。也正因?yàn)檫@個(gè)原因，針對(duì)水資源的運(yùn)用，出現(xiàn)兩種方向的研究：如何有效地運(yùn)用有限的淡水資源，并確保資源的可持續(xù)發(fā)展；如何將資源豐富的海水或者說(shuō)咸水資源轉(zhuǎn)化為可供使用的淡水資源。
關(guān)于淡水資源的可持續(xù)發(fā)展，其實(shí)涉及到的領(lǐng)域知識(shí)并沒(méi)有想象中那么復(fù)雜，大多還是圍繞水資源保護(hù)展開(kāi)的。而關(guān)于海水淡化，卻是一門(mén)非常深的學(xué)問(wèn)了。
近日，澳大利亞莫納什大學(xué)發(fā)布了一項(xiàng)全新的研究成果，其中提到該校的研究人員和同行合作開(kāi)發(fā)了一種新型的咸水淡化技術(shù)，這門(mén)技術(shù)依托于一種孔隙中加入有聚螺吡喃丙烯酸酯的特殊金屬有機(jī)框架材料，能夠快速的將海水轉(zhuǎn)化為飲用水，并且在陽(yáng)光照射后這種材料能很快的釋放出吸附的鹽分等顆粒，達(dá)到重復(fù)使用的目的。
顯然，這項(xiàng)技術(shù)為后續(xù)咸水淡化提供了一個(gè)不錯(cuò)的方向，但是這并不是人類(lèi)首次通過(guò)科研技術(shù)解決海水淡化問(wèn)題。事實(shí)上，海水淡化的歷史可以追溯到16世紀(jì)，并且發(fā)展到今天涉及到的技術(shù)也非常多，甚至有的技術(shù)大家非常熟悉，比如蒸餾。
蒸餾作為眾多實(shí)驗(yàn)操作中的一種，不少學(xué)生在初中就開(kāi)始接觸，而蒸餾在海水淡化領(lǐng)域的運(yùn)用，就原理來(lái)說(shuō)和大家了解的并無(wú)差異。利用不同物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，將咸水加熱到水的沸點(diǎn)(具體可能因?yàn)闅鈮翰煌鴮?dǎo)致沸點(diǎn)溫度的不同)，此時(shí)咸水中的水會(huì)氣化成水蒸氣上升，這時(shí)候，將水蒸氣導(dǎo)入冷凝管，它們就會(huì)再次凝結(jié)成小水滴，收集這些水滴便可以得到基本沒(méi)有雜質(zhì)的蒸餾水，而蒸餾水本身就是一種淡水。
不過(guò)蒸餾法在海水淡化領(lǐng)域卻也有著很多發(fā)展，比如蒸汽壓縮技術(shù)的出現(xiàn)與加入，以及設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)等等。但是無(wú)論怎么發(fā)展，蒸餾法都存在一個(gè)問(wèn)題，那便是成本。蒸餾提純對(duì)于海水淡化來(lái)說(shuō)，投入的人力、資源、時(shí)間都太大，由此產(chǎn)生的淡水雖然可以直接使用，但是性?xún)r(jià)比太低。更直觀(guān)地說(shuō)就是，蒸餾法以目前的技術(shù)而言，無(wú)法承擔(dān)大規(guī)模的海水淡化工作。
這時(shí)候材料學(xué)的發(fā)展為海水淡化提供了新的思路——反滲透膜的出現(xiàn)讓大規(guī)模的海水淡化存在了可能。
一方面反滲透在高流速下有高效脫鹽率，并且在較低操作壓力下就能發(fā)揮功能；另一方面，其制造成本相對(duì)低廉，且不易受到溫度、酸堿度影響，不易腐蝕，有較強(qiáng)的機(jī)械壽命。客觀(guān)的來(lái)說(shuō)，反滲透技術(shù)確實(shí)為當(dāng)時(shí)海水淡化提供了全新的思路，并且適當(dāng)?shù)暮驼麴s法聯(lián)用，在淡化效果上也有很好的成效。但是另一方面在設(shè)備的處理上，反滲透膜法卻非常繁瑣。而這次的特殊材料同時(shí)解決了設(shè)備的局限以及淡化的效率、難度問(wèn)題，無(wú)疑是材料學(xué)上的又一次突破。
盡管，從目前來(lái)看，我們還無(wú)法知道這種材料能不能成為海水淡化道路上的風(fēng)向標(biāo)，但是它至少證明了，新材料的發(fā)展對(duì)于海水淡化來(lái)說(shuō)，有著非比尋常的意義。
本文參考資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)、百度百科、百度學(xué)術(shù)
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