據估計，三分之二的人口受到缺水的影響，而發展中國家的許多地區同時還面臨著缺乏可靠電力的問題。因此，更多的研究努力集中在利用太陽能淡化海水或微咸水的方法上。然而，許多研究工作都遇到了由鹽沉積引起的設備污垢問題，這往往增加了咸水淡化的復雜性和成本。
現在，麻省理工學院(MIT)和中國的一組研究人員想出了一個解決鹽沉積問題的辦法。他們開發了一種脫鹽系統，這種系統比以前的太陽能脫鹽方法效率更高，成本更低。這一過程也可以用于處理被污染的廢水或產生用于消毒醫療器械的蒸汽。所有這些都不需要任何能源，除了陽光本身。
這一研究成果已于近期被發表在了《自然通訊》雜志上。據悉，許多太陽能海水淡化系統的嘗試都是依靠某種芯子來吸引鹽水通過設備，但這些芯子很容易受到鹽分積累的影響，而且相對難以清洗，進而影響其使用壽命。因此，該團隊專注于開發一個無芯系統。
其結果是一個分層系統，頂部的深色材料吸收太陽的熱量，然后在有孔的材料層上面有一層薄薄的水，位于一個深的鹽水庫(如水箱或池塘)上面。經過仔細的計算和實驗，研究人員確定了鉆過穿孔材料的孔的最佳尺寸，在他們的測試中，這些孔是由聚氨酯制成的。這些孔的直徑為2.5毫米，可以用常見的水刀輕易地制造出來。
據稱，這些洞足夠大，可以在較暖的上層水體和較冷的下層水體之間形成自然對流循環。這種循環自然地把鹽從上面的薄層吸到下面更大的水體中，在那里鹽會被很好地稀釋，不再是問題。
根據研究人員的說法，這就像熱空氣上升，冷空氣下降一樣，自然對流驅動這個裝置的脫鹽過程。蒸發發生在最頂部的界面上。由于鹽的存在，最上層界面的水密度較高，底層界面的水密度較低。所以，這是這種自然對流的原始驅動力，因為頂部的更高密度驅動鹽液體下降。從系統頂部蒸發的水可以收集到冷凝表面，提供純凈的淡水。
研究人員表示，這個系統的優點是高性能和可靠的操作，特別是在極端條件下，實際上可以用接近飽和的鹽水工作。而這意味著它對廢水處理也非常有用。
此外，他們還說，目前有關太陽能脫鹽技術的許多工作都集中在新型材料上。但在這個案例中，研究人員使用的是真正的低成本，幾乎是家用材料。其中關鍵是分析和理解驅動這個完全被動系統的對流，這是第一個在沒有吸水結構的情況下做到海水淡化系統。
休斯頓大學化學和生物分子工程教授Hadi Ghasemi說，這種新方法“為高鹽度溶液的脫鹽提供了一種有前途的、有效的途徑，并可能成為太陽能海水脫鹽的游戲規則改變者?！彼]有參與這項工作，并補充說，“不過還需要進一步的工作來評估這一概念在大環境和長期的情況下?！?/p>
到目前為止，該團隊已經使用小型臺式設備驗證了這個概念，因此下一步將開始擴展到具有實際應用的設備。他們說，根據他們的計算，一個只有1平方米收集面積的系統應該足以提供一個家庭的日常飲用水需求。根據研究人員的計算，一平方米的設備所需的材料只需要大約4美元。
研究人員表示，他們的測試設備運行了一個星期，沒有任何鹽積累的跡象。而且這個設備非常穩定。他們說，“即使我們施加一些極端的擾動，比如海水或湖面上的波浪，它也可以很快恢復到原來的平衡位置”。
研究人員認為，在未來幾年內將這種實驗室規模的概念證明轉化為可操作的商業設備，并提高整體產水率應該是可能的。第一個應用可能是在遠離電網的偏遠地區提供安全用水，或在颶風、地震或其他正常供水中斷后用于救災。
他們還補充說，“如果我們能把陽光集中一點，我們就可以用這種被動式裝置產生高溫蒸汽，對電網以外的農村地區進行醫療消毒。我們認為真正的機會在發展中國家，這是短期內最有可能產生影響的地方，因為設計的簡單性。”
（文章來源：財聯社）
標簽： 成本更低
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