北京
這種新方法無需化學(xué)預(yù)處理，也完全不會產(chǎn)生有毒的液態(tài)濃鹽水。
羅切斯特大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種全新的太陽能熱法海水淡化工藝，僅靠陽光就能將海水轉(zhuǎn)化為淡水。更妙的是，它解決了困擾現(xiàn)有水廠的環(huán)境危機(jī)——有毒廢棄物。
這種新方法省去了化學(xué)預(yù)處理，完全避免了有毒液態(tài)濃鹽水的產(chǎn)生。該系統(tǒng)已在來自太平洋、大西洋和印度洋的實(shí)際海水樣本上進(jìn)行了測試。它成功地提取了淡水，同時(shí)不斷將剩余鹽分轉(zhuǎn)移至被動收集區(qū)，供后續(xù)回收，整個過程始終保持太陽能板的最佳效率。
激光處理
目前，全球有22億人無法獲得安全管理的飲用水。為解此渴，從加州到中東的沿海城市都依賴工業(yè)海水淡化廠。
但這些使用反滲透和熱蒸餾等標(biāo)準(zhǔn)方法的巨型設(shè)施卻十分“骯臟”。它們消耗巨量電力，需要大量的化學(xué)預(yù)處理，還將數(shù)百萬加侖的“濃鹽水”排回海洋。濃鹽水是一種超濃縮、令人窒息的鹽水泥漿，會殺死海洋生物。
為克服這些缺點(diǎn)，研究人員利用經(jīng)過超快“飛秒”激光刻蝕的黑色金屬，開發(fā)出一種新型太陽能板。
這種激光處理使表面具有超強(qiáng)吸光性和“超吸水性”（高度親水）。當(dāng)陽光照射到這種黑色面板上時(shí)，它能吸收幾乎所有的太陽輻射。水迅速蒸發(fā)，留下可收集的純凈蒸餾水。
但真正的海水成分復(fù)雜，含有鈣和鎂等多種物質(zhì)，通常會形成堅(jiān)硬的結(jié)垢。這種水垢會迅速堵塞普通的太陽能蒸餾器，就像水垢積聚會毀掉你家浴室的花灑一樣。此時(shí)，咖啡灑落后留下的漬跡便帶來了靈感。
當(dāng)液滴蒸發(fā)時(shí)，液體會向外流向邊緣，將懸浮顆粒沉積成一個環(huán)。羅切斯特團(tuán)隊(duì)精確調(diào)整了金屬表面的微溝槽，以引導(dǎo)這種自然向外的力。當(dāng)海水蒸發(fā)時(shí)，向外擴(kuò)展的液體會自然而然地將結(jié)晶的鹽和礦物質(zhì)向外推，使其沉積在面板邊緣未經(jīng)處理的“被動”區(qū)域。
該裝置名副其實(shí)地能自我清潔，可以連續(xù)運(yùn)行而不會堵塞設(shè)備。
分離鋰
這種固態(tài)廢棄物處理方法的意義遠(yuǎn)不止于提取食鹽。通過將廢棄物保持固態(tài)，科學(xué)家可以鎖定留下的特定礦物。
在發(fā)表于《材料化學(xué)雜志A》的一項(xiàng)姊妹研究中，郭教授的團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)又向前推進(jìn)了一步。他們將鈦酸氫納米顆粒直接嵌入金屬的激光溝槽中。這些納米顆粒就像微小的化學(xué)磁鐵，能從其他海洋礦物中特異地分離出鋰。
研究團(tuán)隊(duì)使用大鹽湖的水樣，成功從海水淡化后的殘余物中提取出約50%的可用鋰。
郭教授表示：“從能源和環(huán)境角度來看，從地下開采鋰一直代價(jià)高昂，因此直接從鹽水中提取鋰可能是一條非常重要的未來途徑。”
隨著該技術(shù)在小規(guī)模裝置上得到驗(yàn)證，郭教授認(rèn)為這種超吸水系統(tǒng)本質(zhì)上具有可擴(kuò)展性，為改善全球飲用水供應(yīng)和建立關(guān)鍵礦物的可持續(xù)供應(yīng)鏈提供了一種雙重解決方案。
該研究成果于5月27日發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》期刊上。
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