根据联合国的数据,世界上有7.83亿人无法获得清洁的饮用水。虽然淡水供应持续耗尽,但研究人员一直在研究将盐水转化为新鲜饮用水的方法。英国曼彻斯特大学的一个科学家团队开发了一种石墨烯筛,可以从海水中去除盐分,获得清洁的饮用水。这项研究发表在杂志上自然纳米技术。
石墨烯是碳原子的单层六边形晶格。它是已知的最轻和最强的物质。它的强度和导电性使它成为各种应用中最有价值的材料之一。Rahul Nair博士领导的研究团队在开发海水筛时使用了一种化学衍生物氧化石墨烯。
大量生产石墨烯很困难,但氧化石墨烯不同。奈尔博士说:“氧化石墨烯可以在实验室中通过简单的氧化产生。作为油墨或溶液,我们可以将其合成在基材或多孔材料上。然后我们就可以把它用作薄膜了。就可扩展性和材料成本而言,氧化石墨烯比单层石墨烯具有潜在优势。”
氧化石墨烯膜已经成功地用于从水中筛出纳米颗粒、有机分子和大盐。然而,海水中的普通盐是如此之小,以至于它们需要更小的孔来筛选。氧化石墨烯膜被观察到在水中膨胀。这使得小盐可以随着水一起通过。
研究小组发现,在筛的两侧涂上一层环氧葡萄干,可以通过抑制膨胀来防止孔的扩大。这就阻止了盐分子通过膜的流动。科学家们甚至可以调整他们想要排出的盐的数量。奈尔博士说:“水分子可以单独通过,但氯化钠不行。它总是需要水分子的帮助。盐周围的水壳的尺寸比通道的尺寸大,所以它不能通过。”
目前的海水淡化过程使用基于聚合物的膜,这是第一次展示了一种可以控制孔隙大小的技术。这项技术还有待与市场上现有的最先进的脱盐方法相比较。膜的耐久性也需要证明,表明盐和其他生物材料不会影响性能。在这种膜能够以低廉的价格以商业规模生产之前,还有很多工作要做。