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二硫化鉬可大幅提高海水淡化效率 比石墨烯膜高70%

更新時間:2015-11-13,發(fā)布者:淏園網(wǎng),瀏覽人數(shù):

【中國環(huán)保在線 污水處理】美國伊利諾伊州立大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)二硫化鉬高能材料可更高效地去除海水中的鹽分,達到更理想的海水淡化效果。研究人員目前正在測試這種材料在海水凈化方面的其他性能,比如對于塑料膜而言常發(fā)生的污垢堵塞孔洞等問題,這項研究為下一代材料的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
二硫化鉬可大幅提高海水淡化效率 比石墨烯膜高70%

美國伊利諾伊州立大學(xué)研究人員在《自然-通訊》雜志上發(fā)表論文稱,他們發(fā)現(xiàn)二硫化鉬高能材料可更高效地去除海水中的鹽分,通過計算機模擬各種薄膜的海水淡化效率并進行對比后發(fā)現(xiàn),二硫化鉬薄膜的效率最高,比石墨烯膜還要高出70%。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,這種材料只有一個納米厚,布滿了納米孔,能夠滲漏大量的海水,留下鹽分和其他成分,達到淡化海水的目的。尋找高效的海水淡化材料一直是個重要問題,該研究論文第一作者、伊利諾伊州立大學(xué)貝克曼先進科技研究院的機械科學(xué)與工程學(xué)教授那拉亞娜·阿魯魯說:“這項研究為下一代材料的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”

目前,最先進的海水淡化技術(shù)依賴于一種反滲透過程,通過一層薄的塑料膜擠壓過濾海水以獲取淡水。這種膜的孔洞要大小適中,即要能阻隔鹽和其他臟東西,又可以讓水分子通過。反滲透法擅長過濾鹽,但淡水產(chǎn)量一直受限。因為盡管它薄如眼膜,但相對于過濾分子級別的物質(zhì)仍然顯得過厚,所以需要很大的壓力才能將水推壓過去,這需要很大的能量,成本非常高。

一個大規(guī)模提高透水率的方法是讓膜再薄一些。研究人員找到了納米厚度的石墨烯膜,但石墨烯會與水發(fā)生反應(yīng),給產(chǎn)業(yè)化帶來很大挑戰(zhàn)。

阿魯魯?shù)膱F隊將二硫化鉬納米孔作為DNA測序平臺進行了研究后,決定探索其在海水淡化中的作用。他們利用該校國家超算應(yīng)用中心的藍色水域超級計算機進行模擬,結(jié)果單層二硫化鉬膜在厚度、孔隙幾何及化學(xué)屬性等綜合性能排名中脫穎而出。

總的說來,獨特的原子組成結(jié)構(gòu)讓二硫化鉬膜的透水性大大提升,其單層膜的厚度能極大地減少推壓水的能量,進而大幅降低運營成本。

研究人員目前正在測試這種材料在海水凈化方面的其他性能,比如對于塑料膜而言常發(fā)生的污垢堵塞孔洞等問題。二硫化鉬雖然是一種新材料,但研究人員相信,制造工藝改造后,其高性能帶來的應(yīng)用會很廣泛。

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