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科学家开发了两种新的海水淡化方法

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几乎同时，麻省理工学院（MIT）和伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）的工程师们提出了新的海水淡化方法。MIT方法基于冲击波，UIUC使用多孔纳米级材料将盐与水分离。

如果水龙头没有水


世界耗水量一直在增加，在地球上一些人口稠密的地区，它开始供不应求。缺乏淡水的问题不再是非洲沙漠的特权。尽管事实上海洋覆盖了我们星球的70％，但饮用水却很少。

在加利福尼亚州，由于三年的干旱，大约每年的降雨都丢失了，因此当局不得不对用水加以限制。在中国，唐山市附近的渤海湾正在建设最大的海水淡化站之一。

使水脱盐的常用方法是反渗透-将水推过捕集盐粒的膜，蒸馏-沸腾，然后收集和冷却蒸汽或进行电渗析-通过电流改变溶液中电解质的浓度。这些方法非常耗能。

电击淡化


由马丁·巴赞特教授领导 的麻省理工学院工程师以一种不同寻常的脱盐方法进行的工作发表在《环境科学与技术》杂志上。 “这是一个根本上与众不同的全新分离过程，”巴赞特说。 “它提供了离子和水分子的无膜分离。”

在常规的电渗析中，隔膜在分离容器中制成。过滤膜允许水通过并捕获较大的盐粒。这些膜交替排列并将总体积分成许多腔。溶液中有恒定的电流通过镀液，使溶解的盐离子运动。

相反，带电的离子沿相反的方向移动，但是由于浴缸中充满了阻碍离子移动的膜，因此离子被捕获在与它们的电荷相对应的最近的膜上，并保留在两个膜之间的空腔中。结果，在一对膜之间发生离子浓度的增加（该水被排回到海中），而在另一对膜之间发生离子浓度的降低，即获得淡水。

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在称为冲击电渗析的新过程中，水流过玻璃料-多孔陶瓷材料。在两侧，材料的质量由电极限制。在电极之间流动的足够强的直流电会导致水流中出现冲击波，这显然会将水流分成两部分-其中一个是极咸的，另一个是淡水。它仍然仅是通过简单的分区来分离流。

在此过程中，不使用膜，不会堵塞任何东西，也不需要清洁，同时确保水不断流经制造成本低的材料。斯坦福大学的科学家几年前发现了这一过程的潜在影响。

麻省理工学院的专家声称，该工艺不仅可以用于海水淡化，还可以用于水处理。例如，在进行水力压裂的过程中，形成了大量的咸水和化学污染的水，可以用这种方法对其进行清洗。此外，据科学家称，组织该过程所需的电流足以杀死细菌和对水进行消毒。

淡化海水的微妙方法


但是，伊利诺伊州的工程师提供了自己的选择，可以通过滤膜对水进行脱盐。但是，它们的二硫化钼膜只有几纳米厚。 UIUC的工程师认为，与传统的反渗透过滤器（价格昂贵）相比，其过滤器在能量上要有利得多。

通过过滤器对水进行脱盐通常需要很大的压力，并且膜会迅速堵塞并且需要清洁或更换。但是据工程师说，使水脱盐所需的压力与膜的厚度成正比。许多科学家甚至尝试使用石墨烯过滤水，但在与石墨烯相互作用时遇到了特殊困难。

UIUC工程师采用了二硫化钼，因为它含有被两个硫原子包围的钼。结果，MoS 2的薄“片” 在外部具有硫，在内部具有钼。如果在这样的薄板上打孔，则其周围会有一个钼原子环。

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“ MoS 2过滤器的优势在于，钼可以吸引水和硫，从而确保水从孔中通过的速率很高，”该论文的作者Mohammad Heiranian说。“该性质已通过化学方式结合到MoS 2中，因此不需要特别制备或以任何方式对其进行改性，这与石墨烯不同，石墨烯的制备过程非常复杂。”

我们将如何淡化？


进展不会停滞不前，新技术很快出现。时间将证明这些想法中的哪些将通过现实的考验。为了提高效率，可能会同时使用各种技术。最主要的是，结果是他们提供了大量的淡水用于饮用水和食物-毕竟，淡水的主要消费者是农场。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN386527/

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