干净的饮用水是生活必需品之一。然而,你也许想象不到,这个地球上仍有 20 多亿人难以喝到安全的饮用水。据联合国的饮用水调查数据显示,截至 2017 年,全球仍有 22 亿人无法享受安全管理的饮用水服务,其中约 4.35 亿人从无保护的水井和泉水中直接取水,约 1.44 亿人使用湖泊、池塘、溪流和河流中未经处理的地表水,而预计到 2025 年,全球将有半数人口居住在水资源紧张的地区。此外,现代城市、工业和农业废水的管理不善,导致数百万人的饮用水可能受到危险的化学污染,每年约有超过 82.9 万例腹泻死亡是因饮用不干净的水,在部分落后地区,血吸虫病、登革热、霍乱、痢疾、伤寒、脊髓灰质炎等很多疾病也都主要通过水源传播。几十年来,科学家们一直在努力解决“饮水”问题,尽管一些解决方案在有效清洁水方面已取得成功,但如果没有稳定的电网或能源设施,很多净水的工厂也很难运转。现在,来自澳大利亚和中国的科学家团队提出了一种可持续的解决方案,这种方案依靠阳光就能快速启动过滤过程,而不需要加热或通电,秘诀是团队使用了一种超多孔材料能从盐水中快速吸收盐分,研究人员能够可持续地用每千克该材料产生近 40 加仑(合 151.42 升)干净饮用水。更令人欣慰的实验结果是,所净化出来的饮用水指标比 WHO 的官方指南标准还高,这一发现 (http://dx.doi.org/10.1038/s41893-020-0590-x) 日前发表在《自然-可持续发展》(Nature Sustainability)杂志上。图|PSP-MiL-53 材料的基本原理(来源:Nature Sustainability)
该研究的主要作者、澳大利亚蒙纳士大学化学工程教授王焕庭表示,当前业内通过蒸发进行的热脱盐工艺需要消耗大量能源,而其他技术(例如反渗透)则具有许多缺点,包括高能耗以及膜清洁和脱氯过程中的化学消耗,相比之下,阳光是地球上最普及和可再生的能源。除了需要阳光作为辅助条件外,研究的核心技术是科学家们优化出来的一种神奇“吸附”材料:PSP-MIL-53,这种材料是一种由金属离子组成的金属化合物,具有令人惊叹的多孔性,科学家们估计,小小一茶匙这种材料,将里面所有的孔壁都展开成一个平面就是一个足球场的面积大小。此外,这种材料的特点是具有光合“呼吸作用”。吸收过程是在黑暗中进行的,在天然盐水和合成盐水上对该材料进行测试,结果发现该化合物能够在 30 分钟内吸收足够的阳离子和阴离子,并具有高达 2.88 mmol g-1 的 NaCl(氯化钠盐分)离子吸附负荷,每公斤材料可净化出近 40 加仑的新鲜饮用水。在分析产生的水时,研究人员测得其总溶解固体(TDS)低于百万分之五百,而世卫组织将清洁饮用水归类为 TDS 不超过百万分之六百。图|PSP-MiL-53 的脱盐性能(来源:inverse)
本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请
点击举报。