地球上的大部分水是不能飲用的。海水淡化是滿足世界飲用水需求的一項重要技術(shù)。現(xiàn)在,韓國工程師已經(jīng)開發(fā)出一種新的納米纖維膜,可以長期有效運行。
海水淡化有幾種不同的方法,但本研究的重點是膜蒸餾法。在這個過程中,膜一側(cè)的鹽水被加熱,而另一側(cè)的淡水保持低溫。該膜具有疏水性,可以排斥液態(tài)水,但熱側(cè)的水蒸氣仍然可以通過孔隙。由于蒸氣壓差,它漂移到冷的一端,在那里重新凝結(jié)成淡水。
問題是,鹽和其他污染物在膜上的堆積會影響其疏水性,導(dǎo)致鹽水會泄漏,使淡水變得不新鮮,需要重新更換膜元件。因此,在這項新研究中,韓國土木工程與建筑技術(shù)研究所(KICT)的研究人員研發(fā)出了新型膜元件。通常,它們是通過一種叫做電紡的工藝制成的,在這種工藝中,一種電被用來從噴嘴中提取帶電的納米纖維。KICT團隊使用了一種稱為共軸電紡的方法,在打包過程中,兩種不同的材料混合在一起。
在這種情況下,這兩種材料是聚合物和硅氣凝膠,稱為PVDF-HFP。粗糙的表面有助于防水,硅氣凝膠就像一個隔熱材料,這樣熱的一面就不會加熱冷的一面。這反過來又將蒸氣壓差保持在較高水平,并使膜更高效。
在測試過程中,研究小組將這種新膜運行了30天,發(fā)現(xiàn)在這段時間內(nèi),它仍然可以過濾掉99.99%的鹽。這比其他電紡納米纖維膜運行的時間要長得多。研究團隊表示,其他電紡納米纖維膜在持續(xù)使用50多小時后就開始泄漏。共軸電紡納米纖維膜在處理海水溶液時沒有濕潤問題,具有強大的潛力,可能適合于實驗和實際規(guī)模的膜蒸餾應(yīng)用。
科學(xué)報告指出,在過去的100年里,用水增長率是人口增長率的兩倍多。由于耗水量的增長,越來越多的地區(qū)面臨氣候變化導(dǎo)致的高溫、缺水和干旱問題。希望越來越多的“黑科技”能被應(yīng)用到解決淡水資源緊缺的實際應(yīng)用中來。(新聞來源:騰訊網(wǎng))
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