現在有壹種新的凈水技術:把壹個乒乓材料放入壹桶水中搖晃,就可以把水中的鹽和其他雜質吸進去,凈化出安全可飲用的水。放壹些幹凈的水,放在太陽下曬幾分鐘搖壹搖,又可以用來凈水了。
這是“自然?《自然可持續發展》雜誌8月10發表的最新研究。這項研究是由澳大利亞莫納什大學教授王煥廷(音)開發的,而這項研究的第壹作者是廈大副教授、博士生導師文然。這是壹種光敏MOF材料PSP-MIL-53。通過吸附,海水可在30分鐘內淡化成安全清潔的飲用水,有望解決缺水地區的安全飲用水問題,極大造福人類。
凈化水比世衛組織推薦的標準還要幹凈。
MOF是壹種多孔材料,單位表面積超過所有已知材料。壹茶匙體積的MOF材料表面積相當於壹個足球場大小。另壹方面,MIL-53是壹種特殊的MOF。加入PSP後,成為壹種光敏MOF材料,命名為PSP-MIL-53。
這項研究的第壹作者,廈門大學環境與生態學院副教授文然博士和王煥廷教授。
每千克光敏m of材料可連續凈化40加侖(約65,438+0,565,438+0升)飲用水,其水質甚至比世衛組織推薦的優質飲用水標準還要幹凈,總溶解固體(TDS)小於500(500ppm。根據世衛組織的建議,優質飲用水的總溶解固體含量應低於百萬分之600(600ppm)。
上述光敏MOF材料的另壹個優點是它可以回收利用。王煥廷告訴紅星新聞記者,中午陽光最強的時候,4分鐘的光照就可以把吸收的鹽分洗出來,這樣就可以循環利用了。此外,洗出鹽不壹定要依靠陽光。王煥廷的團隊也可以用實驗室的燈光來清理,但是時間要長壹點,大概30分鐘到1小時。
這種材料是如何設計的??先應用了,然後有意識的設計了這個素材。?王煥廷告訴記者,他壹直在研究膜材料和納米材料在不同領域的應用,對水也做了很多年的研究。
早在兩年前(2018),王煥廷和他的團隊就設計了壹種溫度敏感的多孔材料來吸收鹽,然後用熱水沖洗掉,以重復使用該材料。這次的突破性研究是將光響應性高分子材料放入多孔材料中,實現光對鹽的洗出。所以王煥亭說,這個研究結果是什麽?在集團這麽多年積累的結果,是理所當然的。?
材料高效、節能、可持續。
在過去的幾十年裏,科學家們壹直致力於解決人類的安全飲用水問題,並成功開發了壹些有效的凈水方法,但這些方法在壹些缺乏穩定供電的地區因為能耗問題而難以推廣。
海水和鹵水的淡化和凈化是獲得清潔淡水的途徑之壹。據王煥廷介紹,目前,海水淡化或低濃度鹽水淡化的大規模應用主要是通過兩種方法,即反滲透膜和熱淡化。其中使用反滲透膜的方法存在能耗高、環保、成本高的問題。這種把海水變成淡水的方法耗電量很大,只能得到40%的淡水。就效率而言,當鹽的濃度越來越高時,脫鹽的能耗就越大。因此,剩下的60%濃鹽水被放回大海。如果濃鹽水的分散和回流沒有做好,周圍海水的濃度就會增加,影響周圍海洋生物的生長。
在黑暗和光明的條件下,吸收和洗出的材料,根據逆。
另外,這種凈水方式需要大型設備,建廠成本非常高。墨爾本壹座這類海水淡化廠的投資高達334億澳元,這種涉及大型設備的凈水方式,後期維護成本很高。
熱海水淡化在工業上的另壹個大規模應用也消耗巨大的能源。
與這些方法相比,使用光敏MOF材料凈化水?無設備、無能耗、維護成本低。?王煥廷指出,如果這種材料能夠真正產業化,可以解決壹部分人的用水問題。
在其他領域也有應用潛力。
據了解,這壹研究成果壹經發布就引發了眾多關註。王煥廷告訴紅星新聞記者,沙特等幾個國家已經和團隊取得了聯系,壹些偏遠地區存在飲水問題的人也前來咨詢。王煥廷的團隊最近收到了美國壹個小島居民的來信,詢問這種材料什麽時候可以進入市場,讓客戶購買。
但是,從實驗室的原理實驗到工業應用的產品還有壹個過程。王煥廷說,目前,他已經申請了專利。下壹步是什麽?材料在不同環境中的穩定性和耐久性試驗。
新材料在實際應用中還有很多具體問題,比如凈化用什麽水,水中除了鹽還有沒有其他雜質。以及這些雜質是否對該材料的性能有影響。王歡婷估計那?問題應該不是很大?但是,還是要從科學研究中得出結論。
另外,這種光敏MOF材料吸附?鹽?只是廣義的說法,實際上有吸附離子的能力。壹些對人體有害的元素,如汞、銅等,也是以離子的形式存在的,原則上可以被它吸收,但能吸收多少還沒有測試過。
值得註意的是,壹種材料的大規模應用需要考慮如何讓它更便宜,以及它的成本是否能被市場接受。所以總的來說光敏MOF材料離應用還很遠。
除了凈水,這種材料在采礦等領域也有應用潛力。王煥廷向紅星新聞記者透露,通過對材料進行壹些改進,實現對某壹種離子的選擇性吸附,可以應用到其他領域。例如,在采礦中,MOF材料可用於通過吸附提取鋰。礦業現有的壹些吸附劑在吸附後需要用化學藥品洗出鋰,這個過程會導致二次汙染。如果吸附光敏或熱敏MOF材料,清洗過程中不使用化學品,環保價值大,成本更低。