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低功耗海水淡化技術可及時提供災區飲用水

低功耗海水淡化技術可及時提供災區飲用水

2023-09-22 Comments 0 Comment

在災難現場,供水和電網都無法正常運作的情況並不少見。有朝一日,新系統可能會在這方面大顯身手,因為它只需利用少量電力(可儲存在電池中)就能淡化海水,供人們飲用。

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目前,最常用的海水淡化方法是逆滲透法。簡而言之,它的工作原理是迫使海水通過一層可滲透的薄膜,這層薄膜允許水分子通過,但不允許鹽(氯化鈉)分子通過。這是一個有效的過程,但也需要相當大的能量才能產生所需的推水壓。此外,膜最終會被捕獲的鹽堵塞,必須更換。

由英國巴斯大學、斯旺西大學和愛丁堡大學的科學家所開發的一種實驗性新系統完全不利用壓力。相反,它在一個容器的一端裝有一個帶正電的電極,另一端裝有一個帶負電的電極,兩者之間有一層多孔膜。

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當海水被放入其中時,鹽分子中帶正電荷的鈉離子會被吸入帶負電荷的電極,而帶負電荷的氯離子則會被吸入帶正電荷的電極。當氯離子穿過薄膜向正極移動時,也會推動水(H2O)分子穿過薄膜。鈉離子被負電極吸引,留在了膜的原來一側。然後,氯離子被循環回這一側,這樣它們就能推動更多的水分子通過。最終,大部分的水都流到了膜的正電極一側,完全不含鹽。

到目前為止,該系統只在每次幾毫升的水中進行測試。因此,研究人員正在尋找合作夥伴,幫助開發這項技術,使其能夠處理一公升水,這樣他們就能更好地了解實用系統需要多少電力。

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首席科學家、巴斯大學的弗蘭克-馬肯(Frank Marken)教授說:”目前,逆滲透法耗電量非常大,需要一個專門的發電廠來淡化水,這意味著它很難在較小的規模上實現。我們的方法可以在較小規模上提供一種替代解決方案,由於可以提取水而不產生任何副產品,這將節省能源,而且不涉及工業規模的加工廠”。

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這項研究的論文發表在最近出版的《ACS 應用材料與介面》(ACS Applied Materials and Interfaces)雜誌上。

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