《自然纳米技术》:小型纳米器件保留盐分

海水淡化装置可以有效地将海水转化为饮用水,但它们不便于携带。现在有研究团队发明了一种可去除盐分的仪器,这种仪器非常小以至于一便士上可以安装数百个。如果研究人员可以将此发明放大成为工作装置,它可以每分钟生产多达一杯淡水仅用一个台灯消耗的能量。

    反渗透法被认为最普通的海水淡化技术,需要利用压力使海水中的盐离子通过滤膜。反渗透方法被用于大型的设备生产整个城市的饮用水。虽然便携式的反渗透装置是可供使用的,但大多数工作进展缓慢而且过滤掉水污染物存在困难。

    剑桥麻省理工学院的工程师韩和他的团队注意到了另一项技术:离子通道极化(ICP)。韩说,ICP已经存在了一段时间,但从没被用于海水淡化。在ICP中,带有电荷和中性离子的液体(例如海水)穿过一个通道。沿着通道是一排斥带电粒子的电位。这使得液体分成两流,一流带电荷,另一流带中性粒子。“我们认为,如果将这项技术应用于海水,我们可以消除盐离子。”这一项目的负责人、韩实验室的博士后吉姆说。

    为了测试ICP能否消除水中的盐和其他带电污染物,例如细菌和一定的污染物,吉姆在海水中加入了血细胞并用荧光染料标记。然后,吉姆让盐水通过通道,几根头发的宽度,并使其穿过离子排斥区。一边是非常咸发荧光的混合物,另一边是淡水,这些水将继续通过木炭过滤器去除工业污染物中的中性杂质,例如碳氢化合物。所以你仅通过ICP可以大量生产淡水,但仍然不能喝。

    研究人员将这一发现报道于《自然纳米技术》,但没有指出如何将这些单元排列在一起。他们的梦想是设计一种便携式的设备,这种设备上可以用太阳能电池驱动并为生活在受干旱和灾难国家的人们提供应急补给。吉姆说,他们的计算显示他需要在20厘米的薄片上排列1600纳米元件,每分钟生产300毫升水。

    Porifera 是一家位于加利福尼亚海沃市的设计水滤膜的公司,其技术主管和纳米技术家巴卡金说,研究人员的障碍是计算出如何将这些纳米单元放在一个可移动的设备上。她说,依我看来,这种可以移动的设备将是可以放到背包里的。

    宾夕法尼亚大学的环境工程师布鲁斯-洛根说,ICP似乎比反渗透具有更多优点:他可以更好的过滤掉带电的污染物,在去除细菌和一些工业污染化合物更有效。

    但许多反渗透设备和器件能去除更多的盐离子,马萨诸塞州托普斯费尔德的国际淡化协会主管汤姆-潘克里兹说。只是因为有些东西碰上了公认的离子水平的标准,尝起来不咸,我猜测ICP海水淡化技术不会取代反渗透技术,但会有小部分市场,他说。

(原文作者:苏吉达-古普塔)(译者:虫虫)


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