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石墨烯“筛子”可除掉盐类离子 助力海水淡化技术再升级

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发表时间:2017-06-26 11:15

海水淡化一直是水处理领域亟待攻克的命题,此次曼彻斯特大学的科学团队在石墨烯氧化物膜的基础上更进一步,成功制成了可以筛掉离子的“筛子”。据说,此前石墨烯氧化物膜就已经能够阻断较大的盐类,这次研究的突破在于可以精确控制膜中的孔径,从咸水中过滤出普通的盐,保证饮用的安全性。

精确控制“筛子”孔径 海水淡化技术再升级


科学家用石墨烯制成了可以筛掉盐类离子的“筛子”


据了解,曼彻斯特大学科学家的新发现已经发表在《自然˙纳米技术》杂志上。此前,石墨烯氧化物膜已经显示出了进行气体分离和水过滤的强大潜力,它们已经被证实可以用于过滤掉小纳米颗粒,有机分子甚至是大颗粒盐的能力。然而,石墨烯氧化物膜并不能用于筛出脱盐技术中的普通盐类,因为它们的“筛孔”还不够小。


曼彻斯特大学以前的研究发现,如果浸入水中,石墨烯氧化物膜会变得肿胀,虽然膜还能阻断较大的盐类,不过较小的盐会与水一起通过薄膜。


曼彻斯特科学家团队现在已经进一步开发了这些石墨烯膜,并且发现了一种避免石墨烯氧化物膜暴露于水时溶胀的方法。目前,他们已经可以精确控制石墨烯氧化物膜中的孔径,从而可以从咸水中过滤出普通的盐,保证饮用的安全性。


当普通盐溶解在水中时,它们总是在盐分子周围形成水分子的“壳”。这让氧化石墨烯膜的微小毛细管阻挡盐与水一起流动。那些独立的水分子能够通过膜屏障,相当快速地通过。


曼彻斯特大学的Rahul Nair教授说:“实现到原子尺度的确定滤孔是一个重大的进步,这将为提高脱盐技术的效率开辟新的可能性。”


“这是这个领域的第一个明确的实验,我们还证明了我们可以通过改变滤孔大小,实现对具有对各种滤孔大小的石墨烯膜的大规模生产。”


脱盐技术


随着气候变化的影响继续减少现代城市的供水,富裕的发达国家也在投资海水淡化技术。继美国加州的严重洪灾以后,主要富裕城市也越来越多地寻求替代水解决方案。


联合国预计,到2025年,世界人口的14%将遇到缺水问题。而这种石墨烯氧化物膜技术有可能彻底改变世界各地的水过滤系统,特别是在无法建造大型脱盐厂的国家。


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