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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
來源：儀器網(wǎng) 點擊量：3589
近日，澳大利亞莫納什大學發(fā)布了一項全新的研究成果，其中提到該校的研究人員和同行合作開發(fā)了一種新型的咸水淡化技術(shù)，這門技術(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框架材料，能夠快速的將海水轉(zhuǎn)化為飲用水，并且在陽光照射后這種材料能很快的釋放出吸附的鹽分等顆粒，達到重復使用的目的。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(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不缺水，事實上，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%。也正因為這個原因，針對水資源的運用，出現(xiàn)兩種方向的研究：如何有效地運用有限的淡水資源，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，其實涉及到的領(lǐng)域知識并沒有想象中那么復雜，大多還是圍繞水資源保護展開的。而關(guān)于海水淡化，卻是一門非常深的學問了。
近日，澳大利亞莫納什大學發(fā)布了一項全新的研究成果，其中提到該校的研究人員和同行合作開發(fā)了一種新型的咸水淡化技術(shù)，這門技術(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框架材料，能夠快速的將海水轉(zhuǎn)化為飲用水，并且在陽光照射后這種材料能很快的釋放出吸附的鹽分等顆粒，達到重復使用的目的。
顯然，這項技術(shù)為后續(xù)咸水淡化提供了一個不錯的方向，但是這并不是人類首次通過科研技術(shù)解決海水淡化問題。事實上，海水淡化的歷史可以追溯到16世紀，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。
蒸餾作為眾多實驗操作中的一種，不少學生在初中就開始接觸，而蒸餾在海水淡化領(lǐng)域的運用，就原理來說和大家了解的并無差異。利用不同物質(zhì)沸點的不同，將咸水加熱到水的沸點(具體可能因為氣壓不同而導致沸點溫度的不同)，此時咸水中的水會氣化成水蒸氣上升，這時候，將水蒸氣導入冷凝管，它們就會再次凝結(jié)成小水滴，收集這些水滴便可以得到基本沒有雜質(zhì)的蒸餾水，而蒸餾水本身就是一種淡水。
不過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)計等等。但是無論怎么發(fā)展，蒸餾法都存在一個問題，那便是成本。蒸餾提純對于海水淡化來說，投入的人力、資源、時間都太大，由此產(chǎn)生的淡水雖然可以直接使用，但是性價比太低。更直觀地說就是，蒸餾法以目前的技術(shù)而言，無法承擔大規(guī)模的海水淡化工作。
這時候材料學的發(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，其制造成本相對低廉，且不易受到溫度、酸堿度影響，不易腐蝕，有較強的機械壽命。客觀的來說，反滲透技術(shù)確實為當時海水淡化提供了全新的思路，并且適當?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解決了設(shè)備的局限以及淡化的效率、難度問題，無疑是材料學上的又一次突破。
盡管，從目前來看，我們還無法知道這種材料能不能成為海水淡化道路上的風向標，但是它至少證明了，新材料的發(fā)展對于海水淡化來說，有著非比尋常的意義。
本文參考資料來源：科技日報、百度百科、百度學術(shù)
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