在改善淡水供應(yīng)方面脫鹽系統(tǒng)起著非常重要的作用，但是某些自然資源過(guò)咸，以至于當(dāng)前的解決方案無(wú)法處理。這種高鹽度水中的鹽含量可能是鹽水的 10 倍之多，現(xiàn)在科學(xué)家們開發(fā)出了一種太陽(yáng)能淡化系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠特殊的涂層來(lái)對(duì)抗這種超咸水。

        在包括石油和天然氣等工業(yè)生產(chǎn)中可能會(huì)產(chǎn)生高鹽度的水，現(xiàn)有的脫鹽系統(tǒng)在分離出淡水的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生濃鹽水。因此這些高鹽度的水不能通過(guò)常見的脫鹽技術(shù)來(lái)處理，因?yàn)樗枰膲毫μ螅虼朔浅０嘿F且耗能。同時(shí)，處理高鹽度水通常是一項(xiàng)昂貴的事情。

        來(lái)自哥倫比亞大學(xué)的一支科研團(tuán)隊(duì)去年研發(fā)下一代脫鹽系統(tǒng)，該小組演示了如何將溶劑添加到高鹽鹽水中，從而以低成本和高效率提取鹽分。而現(xiàn)在來(lái)自賴斯大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)也找到了突破性的解決方案，同樣被認(rèn)為是低成本和高效的，他們利用二維形式的氮化硼進(jìn)行了脫鹽。

        氮化硼具有各種形狀和尺寸，但是當(dāng)形成2D六邊形圖案（僅單個(gè)原子厚）時(shí)，它具有一些非常有用的特性。這種材料有時(shí)被稱為“白色石墨烯”，在超薄電子設(shè)備和先進(jìn)太陽(yáng)能電池的開發(fā)中擁有巨大潛力?，F(xiàn)在賴斯大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，它在處理咸水方面可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

        研究小組發(fā)現(xiàn)，這種形態(tài)的氮化硼能夠讓脫鹽系統(tǒng)的中膜兩側(cè)產(chǎn)生更大的更大溫差。一 般而言，當(dāng)鹽水流過(guò)這些多孔膜的一側(cè)時(shí)，會(huì)被特殊涂層加熱，這會(huì)在另一側(cè)與冷淡水產(chǎn)生溫差。反過(guò)來(lái)，這會(huì)產(chǎn)生壓力梯度，迫使水蒸氣通過(guò)膜，以濾出鹽和其他污染物。

        問(wèn)題是高鹽度水在加熱時(shí)更具腐蝕性，這會(huì)立即破壞設(shè)備中的加熱元件并使它變得無(wú)用。而 2D 氮化硼能夠在不銹鋼網(wǎng)絲的頂部生長(zhǎng)了六邊形層，該網(wǎng)孔用作加熱元件并被并入了商用膜中。

        這可以應(yīng)用于太陽(yáng)能脫鹽裝置中。在該裝置中，固定在膜上的光活化納米粒子從太陽(yáng)收集所有所需的能量。在測(cè)試中，研究人員發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)能夠大量淡化高鹽度水，每平方米（11平方英尺）的膜能夠析出 42 千克（92磅）的淡水，他們聲稱這種膜的厚度超過(guò)當(dāng)前環(huán)境太陽(yáng)能膜技術(shù)所能提供的能力的 10 倍。

        這是因?yàn)榧訜嵩碾妷阂耘c家用交流電源相同的50 Hz頻率運(yùn)行，并且功率密度高達(dá)每平方米50 kW。據(jù)報(bào)道，由于采用了特殊涂層，該材料保持了出色的穩(wěn)定性，并顯示出高導(dǎo)熱性，水蒸氣滲透性和耐腐蝕性。值得注意的是，該團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒓夹g(shù)整合到螺旋膜系統(tǒng)中，這預(yù)示著一種緊湊的解決方案，可以根據(jù)需要進(jìn)行運(yùn)輸和部署。研究人員現(xiàn)在正在尋找行業(yè)合作伙伴，以幫助開發(fā)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的更大版本。

        該研究發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上。

文章來(lái)源：賴斯大學(xué)、cnbeta