突破性技術,30分鐘內將微鹹水和海水轉變為安全、清潔的飲用水

一個全球研究團隊已經能夠在不到30分鐘,使用金屬有機骨架材料(MOF)和陽光將微鹹水和海水轉變為安全、清潔的飲用水。

突破性技術,30分鐘內將微鹹水和海水轉變為安全、清潔的飲用水

圖注:由澳大利亞莫納什大學(Monash University)領導的研究小組已經能夠使用金屬有機骨架材料(MOF)和陽光,在不到30分鐘的時間內將微鹹水和海水轉化為安全、清潔的飲用水。

在一項可以為全球數百萬人提供飲用水的發現中,研究人員不僅能夠過濾掉水中的有害顆粒,並每天每千克MOF產生139.5L清潔水,而且還以更高的能量執行此任務比目前的海水淡化方法更有效。

世界衛生組織建議,優質飲用水的總溶解固體(TDS)應小於百萬分之600(ppm)。研究人員能夠在短短30分鐘內實現TDS <500 ppm,並使MOF再生,並在陽光下四分鐘內重新使用。

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這項世界首項研究發表在著名的《自然可持續性》雜誌上。

澳大利亞莫納什大學化學工程系的主要作者王煥庭教授說,這項工作為設計用於節能、可持續脫鹽和淨水的刺激響應材料開闢了新的方向。

王教授說:“海水淡化已被用來解決全球日益嚴重的水短缺問題。由於淡水和海水的可用性,以及由於海水淡化的過程可靠,因此可以將已處理的水整合到現有的水生系統中,對健康的危害最小。”

“但是,通過蒸發進行的熱脫鹽工藝需要消耗大量的能源,而其他技術(例如反滲透)也有很多缺點,包括能耗高以及膜清潔和脫氯中的化學藥品使用量大。”

“陽光是地球上最豐富和可再生的能源。我們通過利用陽光進行再生,來開發基於吸附劑的新型脫鹽工藝,這為脫鹽提供了一種節能高效且環境可持續的解決方案。”


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金屬有機骨架材料(MOF)是由金屬離子組成的一類化合物,這些金屬離子形成具有已知材料中最大表面積的結晶材料。實際上,MOF材料如此多的孔隙,一茶匙中的MOF材料的表面積相當於整個足球場的面積大小。

研究團隊創建了一種專門的MOF材料,稱為PSP-MIL-53。這是通過將聚螺吡喃丙烯酸酯(PSP)引入MIL-53的毛孔中合成的材料。MIL-53是一種專用的MOF材料,因其呼吸作用、吸附水和二氧化碳等分子而廣為人知。

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研究人員證明,PSP-MIL-53每天每公斤MOF能夠產生139.5L淡水(來自河流、湖泊或含水層的2,233 ppm水進行了脫鹽處理。),並且能耗低。

王教授說,這凸顯了將MOF用於未來清潔水解決方案的持久性和可持續性。

王教授說:“這項研究成功地證明了光敏性MOF是一種有前途的、節能的、可持續的脫鹽吸附劑。”

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“我們的工作為設計功能材料提供了令人振奮的新途徑,該材料用於利用太陽能來減少能源需求並提高水淡化的可持續性。這些對陽光敏感的MOF材料可以進一步功能化,以低能耗和環境友好的方式開採礦物,以實現可持續採礦和其他相關應用。”


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