这种脱盐方法只需要30分钟就能把盐水变成淡水。未来有前景吗?

清洁饮用水是人类生存的重要资源。然而,世界上有20多亿人无法获得清洁的水,因此他们有感染致命疾病的风险。根据世卫组织的说法,随着气候危机的加剧,到2025年,世界上一半的人口将生活在水资源紧张的地区。

现在有一种新的净水技术:把一个乒乓材料放入一桶水中摇晃,就可以把水中的盐和其他杂质吸进去,净化出安全可饮用的水。放一些干净的水,放在太阳下晒几分钟摇一摇,又可以用来净水了。

这是“自然?《自然可持续发展》杂志8月10发表的最新研究。这项研究是由澳大利亚莫纳什大学教授王焕廷(音)开发的,而这项研究的第一作者是厦大副教授、博士生导师文然。这是一种光敏MOF材料PSP-MIL-53。通过吸附,海水可在30分钟内淡化成安全清洁的饮用水,有望解决缺水地区的安全饮用水问题,极大造福人类。

净化水比世卫组织推荐的标准还要干净。

MOF是一种多孔材料,单位表面积超过所有已知材料。一茶匙体积的MOF材料表面积相当于一个足球场大小。另一方面,MIL-53是一种特殊的MOF。加入PSP后,成为一种光敏MOF材料,命名为PSP-MIL-53。

这项研究的第一作者,厦门大学环境与生态学院副教授文然博士和王焕廷教授。

每千克光敏m of材料可连续净化40加仑(约65,438+0,565,438+0升)饮用水,其水质甚至比世卫组织推荐的优质饮用水标准还要干净,总溶解固体(TDS)小于500(500ppm。根据世卫组织的建议,优质饮用水的总溶解固体含量应低于百万分之600(600ppm)。

上述光敏MOF材料的另一个优点是它可以回收利用。王焕廷告诉红星新闻记者,中午阳光最强的时候,4分钟的光照就可以把吸收的盐分洗出来,这样就可以循环利用了。此外,洗出盐不一定要依靠阳光。王焕廷的团队也可以用实验室的灯光来清理,但是时间要长一点,大概30分钟到1小时。

这种材料是如何设计的??先应用了,然后有意识的设计了这个素材。?王焕廷告诉记者,他一直在研究膜材料和纳米材料在不同领域的应用,对水也做了很多年的研究。

早在两年前(2018),王焕廷和他的团队就设计了一种温度敏感的多孔材料来吸收盐,然后用热水冲洗掉,以重复使用该材料。这次的突破性研究是将光响应性高分子材料放入多孔材料中,实现光对盐的洗出。所以王焕亭说,这个研究结果是什么?在集团这么多年积累的结果,是理所当然的。?

材料高效、节能、可持续。

在过去的几十年里,科学家们一直致力于解决人类的安全饮用水问题,并成功开发了一些有效的净水方法,但这些方法在一些缺乏稳定供电的地区因为能耗问题而难以推广。

海水和卤水的淡化和净化是获得清洁淡水的途径之一。据王焕廷介绍,目前,海水淡化或低浓度盐水淡化的大规模应用主要是通过两种方法,即反渗透膜和热淡化。其中使用反渗透膜的方法存在能耗高、环保、成本高的问题。这种把海水变成淡水的方法耗电量很大,只能得到40%的淡水。就效率而言,当盐的浓度越来越高时,脱盐的能耗就越大。因此,剩下的60%浓盐水被放回大海。如果浓盐水的分散和回流没有做好,周围海水的浓度就会增加,影响周围海洋生物的生长。

在黑暗和光明的条件下,吸收和洗出的材料,根据逆。

另外,这种净水方式需要大型设备,建厂成本非常高。墨尔本一座这类海水淡化厂的投资高达334亿澳元,这种涉及大型设备的净水方式,后期维护成本很高。

热海水淡化在工业上的另一个大规模应用也消耗巨大的能源。

与这些方法相比,使用光敏MOF材料净化水?无设备、无能耗、维护成本低。?王焕廷指出,如果这种材料能够真正产业化,可以解决一部分人的用水问题。

在其他领域也有应用潜力。

据了解,这一研究成果一经发布就引发了众多关注。王焕廷告诉红星新闻记者,沙特等几个国家已经和团队取得了联系,一些偏远地区存在饮水问题的人也前来咨询。王焕廷的团队最近收到了美国一个小岛居民的来信,询问这种材料什么时候可以进入市场,让客户购买。

但是,从实验室的原理实验到工业应用的产品还有一个过程。王焕廷说,目前,他已经申请了专利。下一步是什么?材料在不同环境中的稳定性和耐久性试验。

新材料在实际应用中还有很多具体问题,比如净化用什么水,水中除了盐还有没有其他杂质。以及这些杂质是否对该材料的性能有影响。王欢婷估计那?问题应该不是很大?但是,还是要从科学研究中得出结论。

另外,这种光敏MOF材料吸附?盐?只是广义的说法,实际上有吸附离子的能力。一些对人体有害的元素,如汞、铜等,也是以离子的形式存在的,原则上可以被它吸收,但能吸收多少还没有测试过。

值得注意的是,一种材料的大规模应用需要考虑如何让它更便宜,以及它的成本是否能被市场接受。所以总的来说光敏MOF材料离应用还很远。

除了净水,这种材料在采矿等领域也有应用潜力。王焕廷向红星新闻记者透露,通过对材料进行一些改进,实现对某一种离子的选择性吸附,可以应用到其他领域。例如,在采矿中,MOF材料可用于通过吸附提取锂。矿业现有的一些吸附剂在吸附后需要用化学药品洗出锂,这个过程会导致二次污染。如果吸附光敏或热敏MOF材料,清洗过程中不使用化学品,环保价值大,成本更低。