科学家开发下一代海水淡化技术通过一种特殊涂层处理高盐水

科学家开发下一代海水淡化技术通过一种特殊涂层处理高盐水

海水淡化系统在改善淡水的获取方面发挥着重要作用,但有些类型的自然资源太咸,目前的解决方案无法处理。这类高盐水的含盐量可能是海水的10倍之多,现在科学家们已经开发出了一种太阳能海水淡化系统,依靠一种特殊涂层来处理这种超咸水。

高盐水可以通过一些工业过程产生,包括石油和天然气生产,以及目前的海水淡化方法,将淡水分离出来,同时产生浓盐水。这不能用普通的海水淡化技术来处理,因为它需要的压力太大,因此成本高,能耗大。同时,处理高盐水通常是一件成本高昂的事情。

因此,科学家们正在研究能够承担这一艰巨任务的下一代海水淡化技术,其中包括哥伦比亚大学的一个小组,他们在去年展示了如何在低盐水中加入溶剂,以低成本、高效率的方式提取盐含量。莱斯大学的新突破据称也是低成本、高效率的,但完全采用了不同的方法,利用了二维形式的氮化硼。

氮化硼具有各种形状和尺寸,但是当形成2D六边形图案(仅单个原子厚)时,它具有一些非常有用的特性。这种材料有时被称为“白色石墨烯”,在超薄电子设备先进的太阳能电池的开发中显示出了希望,现在莱斯大学的研究小组发现它在处理咸水方面可以发挥关键作用。

该团队发现,它在这类应用中的价值在于如何促进海水淡化装置中膜两侧的温差变大。一般来说,当盐水流过这些多孔膜的一侧时,会被一种特殊的涂层加热,从而与对面的冷淡水产生温差。这反过来又产生压力梯度,迫使水蒸气通过膜,以过滤掉盐分和其他污染物。

科学家开发下一代海水淡化技术通过一种特殊涂层处理高盐水

麻烦的是高盐水在加热时具有较强的腐蚀性,这就会立即破坏设备中的加热元件,使其失去作用。而这正是二维氮化硼的用武之地,该团队在不锈钢网线上生长出六边形层,作为加热元件,并被整合到商业膜中。

这形成了太阳能供电的海水淡化装置的一部分,固定在膜上的光激活纳米颗粒从太阳中收集所有所需的能量。在测试中,研究人员发现这种设计能够大量淡化高盐度水,每平方米(11平方英尺)的膜能够析出 42 千克(92磅)的淡水,他们声称这种膜的厚度超过当前环境太阳能膜技术所能提供的能力的 10 倍。

科学家开发下一代海水淡化技术通过一种特殊涂层处理高盐水

这是因为加热元件的电压以与家用交流电源相同的50 Hz频率运行,并且功率密度高达每平方米50 kW。据报道,由于采用了特殊涂层,该材料保持了出色的稳定性,并显示出高导热性,水蒸气渗透性和耐腐蚀性。值得注意的是,该团队能够将技术整合到螺旋膜系统中,这预示着一种紧凑的解决方案,可以根据需要进行运输和部署。研究人员现在正在寻找行业合作伙伴,以帮助开发用于现场测试的更大版本。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

该研究发表在《自然纳米技术》杂志上。

你可能感兴趣的文章:

上一篇:

下一篇:


标签