近来，许多研究机构都致力于开发出更加节能，高效的海水淡化技术，也取得了一些不错的成就。我们一起来了解一下吧。

极少电力不需泵的海水淡化新技术

灾区稳定供水供电往往是难题，但电力跟干净水资源又是人类赖以维生的日常重要条件，现在英国科学家研发的海水淡化技术，只需要极少的电力就能淡化海水，提供足够饮用水。

目前最常用的海水淡化方法为逆渗透技术，工作原理是压力驱动海水通过渗透膜，分离水分子与盐（氯化钠），但这项技术能量需求高，需要电力才能产生所需的泵压力推动海水，且渗透膜也会因为盐分堵住，需要定期更换。

由英国巴斯大学、斯旺西大学和爱丁堡大学团队开发的实验性系统，则完全不需要压力，系统只包含一个一端带正电、另一端负电，中间有多孔膜的容器。将海水倒入容器后，盐分子中带正电的钠离子被吸引到带负电的电极，带正电的电极就会吸引到带负电的氯离子。

氯离子穿过膜向正极移动时，也会推动水分子穿过多孔膜，随后氯离子循环回到装有盐水的腔室，随着不断重复过程，也会有越来越多的水分子通过，只是目前团队仅用几毫升水进行测试。因此研究人员也正在寻找合作伙伴来帮助开发新技术，将水处理容量提高公升水，就能评估确切需要多少电力。

巴斯大学教授Frank Marken表示，目前逆渗透法消耗大量电力，需要专门发电厂来淡化海水，无法小规模、分散提供水资源，但团队的新解决方案可以提供较小规模的替代方案，可以在没有任何副产物的情况下提取水资源，不仅能节省能源，也不会涉及工业规模的加工厂。

淡化海水新发明可减少九成能耗

据《西班牙人报》网站7月11日报道，一种保证永远有饮用水的新发明可使淡化海水的能耗减少90%。

报道称，海水淡化的成本接近每立方米1.50欧元，这主要是由于从事相关业务的工厂能耗很高。然而，科学家正在寻找新的系统和技术，以使该过程更便宜、更高效。

其中就包括来自美国伊利诺伊大学贝克曼先进科学技术研究所的一组研究人员。在发表于专业期刊《美国化学学会·能源通讯》的一项研究中，这些科学家证明了一套使用电渗析从水中分离盐和其他非必要微粒的系统的科学和经济可行性。到目前为止，他们已经成功地将其应用于废水处理，他们还在努力将该方法应用于海水处理，这将节省资金并减少90%的能源消耗。

科学家们选择了电渗析来生产清洁的饮用水，同时大幅降低能耗。

通常，电渗析使用离子交换膜以完成该过程。这种膜是海水淡化中最不经济的组件之一，因为它们需要持续的维护和更换。

为了避免高能源成本，也避开离子交换膜，研究团队利用一种叫做“氧化还原反应”的化学现象，在废水中添加一种特殊的聚合物材料，然后进行过滤和净化。

因此，他们做到了一次性改变所有水分子的电荷，“在能耗比传统水分离方法少90%的情况下，实现了相同程度的盐分离”。除了节能之外，经济上的节约还在于，使用更耐用、更便宜的纳滤膜替代传统的离子交换膜。

为了验证他们的方法在实验室外是否有效，研究人员在地区水处理厂进行了不同的测试。他们成功地证明这一过程可以净化废水。因此他们开始努力实现下一个目标：利用地下水和河流等咸水和微咸水源进行现场实验。如果他们能够成功，最后一步将是用海洋咸水进行实验。

研究人员已开发出一种非常小的装置，能够净化几升的水样。他们的目标是扩展该技术以能够处理大量的水。

超薄碳膜升级海水淡化技术

去年年底，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）领导的一个团队已经表明超薄的聚合物基有序膜如何能够有效地从盐水和海水中去除盐分，为目前的海水淡化系统提供了潜在的替代方案。

领导这项研究的Yu Han说："水淡化膜应该同时表现出高水流量和高盐分排斥。碳纳米材料，如碳纳米管和石墨烯，预计可以满足这些要求，因为它们具有独特的表面化学特性，并倾向于堆积成直径小于一纳米的通道。然而，通道排列和堆叠的挑战阻碍了它们在膜中的大规模使用。"

KAUST的研究人员开发了一种膜（如上图），在正向和反向渗透配置中具有出色的水淡化性能。

"解决这些限制的一种方法是通过二维多孔碳质膜，它具有规则和均匀分布的亚纳米大小的分子传输通道，"第一作者、Han小组的博士后Jie Shen说。然而，这些膜通常是在溶液中合成的，这促进了无序的三维结构的随机生长，其微孔定义不清。

Yu Han、Vincent Tung、Ingo Pinnau和Lance Li（前KAUST研究员，现在隶属于香港大学）利用化学气相沉积技术，开发了一种有助于控制二维共轭聚合物框架生长为超薄碳膜的技术。

研究人员在作为催化剂的有机碱的存在下，将单体三乙炔苯沉积在原子平坦的单晶铜基底上。三乙炔苯带有三个反应性基团，作为额外单体的锚点。这些基团相互之间呈现120度角，产生了有组织的阵列式的明确的环状结构，堆积成亚纳米级的菱形疏水通道。

该膜在正向和反向渗透配置中显示出优异的水淡化性能，超过了含有碳纳米管和石墨烯等先进材料的膜。它还显示了对二价离子以及小型带电和中性分子的强烈排斥。

研究人员发现，水分子在膜内形成了一个三维网络，而不是像一维链一样沿着垂直三角通道在膜内移动。这解释了水在膜上的快速运输。Han说："这个出乎意料的结果显示，看似不连续的垂直通道实际上是由短的水平通道相互连接的，在预测的结构模型中很容易被忽略。"

该团队现在正致力于改善该膜的防污性能、机械强度和长期化学稳定性，以备将来实际应用。他们还在对其表面电荷特性和通道尺寸进行微调。"我们的最终目标是提供一个多功能的平台，以满足各种应用的需要，如离子筛分、单分子传感和神经接口，"Han说。