美國得克薩斯大學開發基於陽光和「水凝膠」的突破性水凈化技術

美國得克薩斯大學奧斯汀分校材料科學與機械工程系副教授Guihua Yu領導的一個研究小組，開發了一種使用凝膠 - 聚合物複合材料組合的高性價比緊湊型技術。這些「水凝膠」（具有高吸水性的聚合物鏈網路）具有親水性（吸水性）和半導體性（太陽吸附性），可以從任何來源生產乾淨安全的飲用水。

美國奧斯汀得克薩斯大學材料科學與機械工程系副教授Guihua Yu領導的一個研究小組，開發了一種使用凝膠 - 聚合物複合材料組合的高性價比緊湊型技術。這些「水凝膠」（具有高吸水性的聚合物鏈網路）具有親水性（吸水性）和半導體性（太陽吸附性），可以從任何來源生產乾淨安全的飲用水。該研究結果發表在最新一期的「 自然納米技術 」雜誌上。

研究人員開發了一種新型水凝膠型太陽能蒸汽發生器，利用環境太陽能為蒸發水提供動力，以便有效地淡化海水。用於處理鹽水的現有太陽能蒸汽技術涉及昂貴的過程，其依靠光學儀器來聚集陽光。而這個團隊開發的納米結構凝膠需要的能量要少得多，只需要自然發生的陽光就可運行，同時還能夠顯著增加可蒸發的水量。

研究人員介紹說：「我們基本上改寫了傳統太陽能水蒸發的整個方法。通過蒸餾進行水淡化是淡水大規模生產的常用方法，但目前的蒸餾技術，如多級閃蒸和多效蒸餾，需要大量的基礎設施，而且耗能大。太陽能作為可能驅動蒸餾的最可持續的熱源，被廣泛認為是海水淡化的一個很好的選擇。」

水凝膠可以在陽光直射下產生水蒸氣，然後泵到冷凝器中進行淡水輸送。這些水凝膠的脫鹽性能甚至通過了富含鹽的死海水樣上進行的測試，並有驚人的過濾速度。使用地球上最鹹的水體之一的水樣，UT工程師在將死海樣本放入水凝膠過程後，能夠顯著降低鹽度。事實上，他們達到了世界衛生組織和美國環境保護局規定的飲用水標準。

Yu說：「我們的戶外測試顯示每日蒸餾水產量高達每平方米25升，足以滿足一般家庭的，甚至是災區的需求。更好的是，水凝膠技術的水生產系統可以很容易地進行改造，以取代大多數現有太陽能海水淡化系統中的核心部件，從而不需要對已經使用的海水淡化系統進行徹底檢修。」

鹽是最難與水分離的物質之一，除此之外，研究人員還成功地證明了水凝膠能夠過濾掉在水中發現的其他一些被認為不安全的污染物的能力。

Yu認為，這項技術可以商業化，並正在籌備他的研究團隊，以期望業界提出進行可擴展性測試的請求。專利申請已經提交，並且Yu與該大學的技術商業化辦公室合作，協助這種新型水凝膠的許可和商業化。

這項技術的潛在影響可能是深遠的，因為全球對新鮮清潔水的需求超過現有天然供應水平。

來源：美國德克薩斯大學奧斯汀分校

文獻鏈接：Fei Zhao et al. Highly efficient solar vapour generation via hierarchically nanostructured gels, Nature Nanotechnology (2018). DOI: 10.1038/s41565-018-0097-z

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