地球上的大部分水是不能饮用的。海水淡化是满足世界饮用水需求的一项重要技术。现在,韩国工程师已经开发出一种新的纳米纤维膜,可以长期有效运行。
海水淡化有几种不同的方法,但本研究的重点是膜蒸馏法。在这个过程中,膜一侧的盐水被加热,而另一侧的淡水保持低温。该膜具有疏水性,可以排斥液态水,但热侧的水蒸气仍然可以通过孔隙。由于蒸气压差,它漂移到冷的一端,在那里重新凝结成淡水。
问题是,盐和其他污染物在膜上的堆积会影响其疏水性,导致盐水会泄漏,使淡水变得不新鲜,需要重新更换膜元件。因此,在这项新研究中,韩国土木工程与建筑技术研究所(KICT)的研究人员研发出了新型膜元件。通常,它们是通过一种叫做电纺的工艺制成的,在这种工艺中,一种电被用来从喷嘴中提取带电的纳米纤维。KICT团队使用了一种称为共轴电纺的方法,在打包过程中,两种不同的材料混合在一起。
在这种情况下,这两种材料是聚合物和硅气凝胶,称为PVDF-HFP。粗糙的表面有助于防水,硅气凝胶就像一个隔热材料,这样热的一面就不会加热冷的一面。这反过来又将蒸气压差保持在较高水平,并使膜更高效。
在测试过程中,研究小组将这种新膜运行了30天,发现在这段时间内,它仍然可以过滤掉99.99%的盐。这比其他电纺纳米纤维膜运行的时间要长得多。研究团队表示,其他电纺纳米纤维膜在持续使用50多小时后就开始泄漏。共轴电纺纳米纤维膜在处理海水溶液时没有湿润问题,具有强大的潜力,可能适合于实验和实际规模的膜蒸馏应用。
科学报告指出,在过去的100年里,用水增长率是人口增长率的两倍多。由于耗水量的增长,越来越多的地区面临气候变化导致的高温、缺水和干旱问题。希望越来越多的“黑科技”能被应用到解决淡水资源紧缺的实际应用中来。(新闻来源:腾讯网)
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