廈大學生團隊創造奇蹟！他們研製吸附劑，吸走海水鹽分輕鬆變淡水

2020-08-15 奇點使者

從外觀上看，地球雖然是一顆「水球」，但是大部分水資源都是鹹水資源，無法被大多數陸地生物直接利用。而地球上的淡水資源本來就很有限，再加上有一大部分以冰川的形式凍結在高緯度和高海拔地區，導致人類目前可用的淡水資源很有限，對於中東地區、非洲地區來說用水緊缺的問題更為明顯，難道就沒有辦法解決這些問題嗎？



目前不少國家都在研究海水淡化技術，企圖通過這一技術來解決用水緊張的問題。然而海水淡化的成本非常高，不是普通人能夠用得起的，因此如何讓低成本地讓鹹水脫鹽成為一道難題。根據報導，近日廈門大學與澳大利亞莫納什大學的研究人員共同組成的研究團隊在《自然·可持續發展》上發表了一篇最新研究論文。



該論文指出他們的團隊研發出了一種新型吸附劑，在光度的調控下它不僅能夠從海水中快速吸附鹽離子，還能夠讓吸附了鹽離子的吸附劑與鹽離子脫離，從而實現吸附劑的重複使用。那麼研究人員是如何研發新型吸附劑的？該吸附劑是否投入實際應用中？

目前有哪些鹹水脫鹽的方法？

傳統的海水脫鹽法有熱蒸餾和反滲透，熱蒸餾指的是將海水煮沸之後進行濃縮蒸發，從中析出鹽晶體，因此這種方法也被稱為「熱法脫鹽」。反滲透指的是將海水置於高壓環境中進行壓縮，然後用過濾膜對高壓處理後的海水進行過濾，這種方法也被稱為「膜法脫鹽」。這兩種方法雖然都能得到不錯的淡化效果，但淡化過程會消耗大量的能量和資金。



除此之外，還有一種利用吸附劑的方法，該方法的原理就是利用吸附劑的吸附性來吸引海水中的鹽離子，從而將其從海水中帶走。但是這種方法目前也存在吸附劑不可重複利用、吸附劑成本較高的難題，因此也未得到大力推廣。



廈大團隊如何研發出新型吸附劑？

廈大的區然雯團隊近年來一直專注於如何研發出一種高效且低成本的吸附劑，該團隊的研究人員在一次實驗中發現一種名為「螺吡喃」的特殊物質，它能夠在黑暗環境或者紫外線照射下出現正負離子狀態，更加不可思議的是在可見光的照射下它的形態又恢復正常了。研究人員認為可以利用螺吡喃的這一特點來研發吸附劑，讓正負離子來吸引海水中的陰陽離子。



於是他們研發出一個以鋁為基礎的有機金屬框架，把螺吡喃固定在裡面。然後開始進行光控實驗，先是讓其在黑暗條件下吸附一段時間，然後再置於光照的環境下。實驗結果表明，該吸附劑確實能夠吸出海水中的鹽離子，研究人員對吸附劑進行光照處理之後吸附劑中的鹽離子再次析出，由此完成了從海水中吸出鹽離子和回收利用吸附劑的兩個目的。

該吸附劑的效果如何？

根據實驗數據顯示，一克新型吸附劑能夠吸附大約2.88毫摩爾鹽離子，這是一個比較不錯的成績了。在進行正常太陽光照處理後，吸附劑能夠在4分鐘內就完成鹽離子的釋放。而且在經過反覆10次實驗之後，研究人員發現該吸附劑依然保持著穩定的吸附功能。在節省能耗方面，它獲得每噸淡水的耗能是0.11度點，比膜法脫鹽的0.38度電要節省得多。



那麼該新型吸附劑是否有機會投入實際應用呢？據了解目前該團隊還在對該吸附劑進行進一步的研究，短期內還無法投入實際應用，不過我們可以期待不久的未來，這種新型吸附劑為海水淡化注入一股新力量。

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