我們不生產水，我們只是海水的「清潔工」

一個由澳大利亞和中國科學家組成的研究團隊，日前在《自然·可持續發展》（Nature Sustainability）雜誌上發表最新研究成果：該團隊研發的金屬有機框架（MOF）PSP-MIL-53，可以吸附海水中的鹽分，在30分鐘內將海水淡化為乾淨的飲用水。並且只需在陽光下晾曬4分鐘，PSP-MIL-53就可以循環再利用。

在此前，世界頂尖科學家論壇曾對MOF做過報導：MOF研究的開拓者、2018年沃爾夫化學獎得主奧馬爾·亞基教授，率領團隊使用MOF從空氣中收集飲用水（詳見推送沙漠空氣裡都能「榨」出水？這個諾獎熱門候選厲害了）。

節能高效的水資源解決方案

一個由澳大利亞莫納什大學化學工程系教授王煥庭領銜的國際研究團隊，利用金屬有機框架（MOF）和陽光，在不到30分鐘的時間內將鹹水和海水轉化為安全、清潔的飲用水。

王煥庭教授領導的國際研究團隊，利用金屬有機框架，用太陽光來淡化水。圖｜Monash University

MOF材料能過濾水中的有害微粒，每天每公斤MOF材料能產出139.5升的淨水。這一研究成果比現有的海水淡化技術更高效節能，有望為數以百萬計的全球人口提供飲用水源。

世界衛生組織（WHO）建議，優質飲用水的溶解性固體總量（TDS）應該低於百萬分之600（600ppm）。而使用這一新型MOF，只需不到30分鐘，就能實現低於500ppm的固體溶解總量。而在陽光下曬四分鐘，MOF膜就可以循環再利用。

這項世界領先的研究發表於《自然·可持續發展》。

論文第一作者王煥庭教授說，這項研究在設計應激材料方面開創了一個新方向，可以更高效、節能而可持續地淡化和淨化水源。

「海水淡化技術已經用於解決全球水資源短缺的問題。因為鹹水和海水非常容易獲得，而且淡化技術也很可靠，處理過的水能在健康風險最低的情況下，整合進現存的水資源體系。」王煥庭教授說。

「但是，通過蒸餾淡化海水需要消耗大量能源；而其它技術，如反滲透等，也有許多缺點，包括高能耗，清洗和脫氯過程中的化學品使用等。」

「太陽能是地球上最豐富的可再生能源。我們開發了基於吸附劑的全新海水淡化工藝，利用太陽能進行循環再生，提供了節能、環境可持續的海水淡化解決方案。」

神奇的MOF

MOF是含有金屬離子的化合物，其構成的晶體材料是已知材料中表面積最大的。MOF具有極強的多孔性，一茶匙MOF的表面積相當於一個足球場。

金屬有機框架（MOF）示意圖。MOF由金屬離子和有機配體組成，是一種具有超高表面積的多孔材料。圖｜KAIST

通過在MIL-53中加入聚螺吡喃丙烯酸酯（PSP），研究團隊創造了名為PSP-MIL-53的材料。MIL-53是一種特殊的MOF，以其對水和二氧化碳等分子的吸附和呼吸效應而聞名。

實驗表明，PSP-MIL-53可以將高達2233ppm的河水、湖水或地下水淨化至符合WHO飲用水標準。在低能耗的情況下，每天每千克MOF的淡水產量可達139.5升。

王煥庭教授表示，這證明了光敏MOF能夠可靠、可持續地解決清潔水資源的問題。

我們如何為全人類提供足夠的清潔空氣、水和食物？圖｜bosch

「我們的工作拓展了令人振奮的功能材料設計新思路：那就是使用太陽能來減少對能量的需求，使得海水淡化過程的可持續。」王煥庭教授說，「除此之外，這些光敏MOF還能應用於採礦和其他領域。」

*編譯稿件僅供參考，原文以英文原文為準。