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2018-10-25 14:05
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水(shuǐ)資源缺乏帶動了(le)全球海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huσ♠à)市(shì)場(chǎng)的(de)快(kuài)速φγ§✔發展，海(hǎi)水(shuǐ)淡化(hu&"à)技(jì)術(shù)不(bù)斷更新，将'®<海(hǎi)水(shuǐ)資源充分(fēn)利用(yòng)，下(xià)面看✘'(kàn)看(kàn)全球有(yǒu)哪些(xiē)海σ£(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)前沿技(jì)'λ¶←術(shù)?
高(gāo)海(hǎi)淡效率的(de)二硫化(Ω±←♣huà)钼薄膜
美(měi)國(guó)伊利諾伊州立大(dà)學研究人(rén)員(ε←¥≠yuán)2015年(nián)在《自(zì)然通(tōng)訊》雜(zá)志(zhì)上(sλ♣δγhàng)發表論文(wén)稱，他(tā)們發現γ↔→(xiàn)二硫化(huà)钼高(gāo)能(néng)材"©★×料可(kě)更高(gāo)效地(dì)去(qù)除海(hǎi)水(shu♥✘ǐ)中的(de)鹽分(fēn)，通(tōng)過±&¶計(jì)算(suàn)機(jī)模拟各種薄膜←≠✔的(de)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(h§σ₹↓uà)效率并進行(xíng)對(duì)比後發現(xià& n)，二硫化(huà)钼薄膜的(de)效率最♥÷☆↔高(gāo)，比石墨烯膜還(hái)要(yào)高(gāo)出70%。據物(wù)理(lǐ)學家(jiā)組織網報 ★(bào)道(dào)，這(zhè)種材料隻有(yǒu)一(yī)個¥♣(gè)納米厚，布滿了(le)納米孔，能(néng)夠滲漏>✘™大(dà)量的(de)海(hǎi)水(shuǐ¥&☆)，留下(xià)鹽分(fēn)和(hé)其他(tā)成分(׶♣↓fēn)，達到(dào)淡化(huà)海(÷≥¥≠hǎi)水(shuǐ)的(de)目的(de)。
獨特的(de)原子(zǐ)組成結構讓二硫化(huà)钼膜的(de)透♥→★水(shuǐ)性大(dà)大(dà)提升，∞<↕其單層膜的(de)厚度能(néng)極大(dà)地(dì)減少(shǎo)推♥¥♦壓水(shuǐ)的(de)能(néng)量，進而大(dà)幅降™☆低(dī)運營成本。研究人(rén)員(yuán)目前正在測試這(zh€£"è)種材料在海(hǎi)水(shuǐ)淨化( ↑huà)方面的(de)其他(tā)性能(néng)，±§®↓比如(rú)對(duì)于塑料膜而言常發生(s ™±♠hēng)的(de)污垢堵塞孔洞等問(wèn)題。二硫化(h≈®≥↔uà)钼雖然是(shì)一(yī)種新材料，但(dàn)研究人(rén)員(y©£uán)相(xiàng)信，制(zhì)造工(g₽βφōng)藝改造後，其高(gāo)性能(néng)帶來(☆≤lái)的(de)應用(yòng)會(huì)很(hěn)廣泛。λ ™
創新海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)解決方案
因為(wèi)創造5-HourEnergy品牌能(néng)量飲料而大(dà)獲成功，目¥®前身(shēn)價被評估高(gāo)達40億美(měi)元的(de)ManojBhargava從(cóng)加州旱災中看(kàn)到(dào)了(le)商機(jī)。≥±ManojBhargava的(de)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)解決方案，事(shì)實上♥↓<(shàng)就(jiù)是(shì)安裝于平闆卡車(chē)上(sσλ←hàng)的(de)海(hǎi)水(shuǐ)淡化λ§β(huà)裝置，可(kě)以依靠傳統電(diàn)力把海(hφγǎi)水(shuǐ)蒸餾變成淡水(shuǐ)。
據了(le)解，一(yī)個(gè)單獨的(&™↕±de)RainMaker裝置可(kě)以放(fàng)置在一(yī)個(gè)城(ch₩'£✔éng)鎮污水(shuǐ)廠(chǎng)中。但(≠ dàn)在危機(jī)時(shí)，可(k≈₩ě)以将數(shù)百台RainMaker裝置堆疊在一(yī)個(gè)大(dà)型海(hǎi)洋貨φ≤×船(chuán)中用(yòng)于淡化(huà)海(hǎ¶←πγi)水(shuǐ)。在沿海(hǎi)建設大(dà)型海(hǎi)水(shuǐ)€✘淡化(huà)設施通(tōng)常需要(yào)花(huā)費(fèi)ε★數(shù)十億美(měi)元，同時(shí)還(hái)需÷要(yào)消耗大(dà)量的(de)能(néng)量。一(yī)些(xi↕•ē)專家(jiā)認為(wèi)，發展RainMaker很(hěn)有(yǒu)前途。由美(měi)國(guó)內(nèi)政部管理(ε←♣lǐ)，位于新墨西(xī)哥(gē)州的(de)美(měi)國(gu₽←ó)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)研究機(jī)構的(de)管理('≤♠lǐ)者也(yě)對(duì)RainMaker表示了(le)認可(kě)。據了(le)解，¶☆§♣RainMaker裝置計(jì)劃于2016年(nián)第一(yī)季度正式投入商π©✘業(yè)化(huà)生(shēng)産。
迷你(nǐ)3D打印渦輪機(jī)降低(dī)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)成本
由GE全球研發中心和(hé)美(měi)國(guó)能(néng)源部組©®£成的(de)研究團隊研發的(de)一(yī)種手持式3D打印設備，有(yǒu)可(kě)能(néng)&♣α★使海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)變得∏¶σ(de)更為(wèi)方便。更值得(de)一(yī)提的(de)是<★(shì)，他(tā)們用(yòng)的(de)是(shì)蒸汽汽←≈<輪機(jī)的(de)原理(lǐ)。在傳統的(de)Ω蒸汽渦輪機(jī)中，蒸汽凝結就(jiù)©•會(huì)變成水(shuǐ)。盡管這(zhè)種系統通(tōn∑φg)常用(yòng)于發電(diàn)，還(hái)₹©<←可(kě)以運行(xíng)這(zhè)個(γ♠gè)流動系統去(qù)凍結海(hǎi)水(shuǐ)或鹽• 水(shuǐ)，而不(bù)是(shì)把它變成蒸汽。
通(tōng)過凍結混合物(wù)，鹽會∑ελ(huì)以固體(tǐ)的(de)形式自(zì)然分(fēn)離•©β(lí)，隻留下(xià)冰，而冰融化(huà)之後就(jiù)成了(leσ♥✔)幹淨的(de)水(shuǐ)。
如(rú)果這(zhè)個(gè)手持的(de)3D打印工(gōng)具能(néng)夠試制(zhì)成功↑σ↔，它能(néng)夠将海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)的(de)成本$₹削減高(gāo)達20%。反過來(lái)也(yě)将吸引更多(du<±¶ ō)的(de)資金(jīn)被投向海(hǎi)水(shuǐ"β≠ )淡化(huà)設備。為(wèi)加速開αγ(kāi)發過程，研究團隊使用(yòng)由GE全球研究中心增材制(zhì)造實驗室和(h★ φ✔é)GE航空(kōng)在辛辛那(nà)提的(de)增材制(zhì)造中心開≠(kāi)發的(de)技(jì)術(shù)3D打印出小(xiǎo)型化(huà)的(de)部件(jiàn)。可(k>¥₹ě)能(néng)在不(bù)久的(de)将來(lái)，我們到(dào>π☆↑)海(hǎi)灘上(shàng)玩(wán)耍時(shí)隻需帶上(shànπ₹ g)這(zhè)種手持式的(de)工(gōng)具就(jiù)行(x≥$∏×íng)了(le)，無需再攜帶瓶裝水(shuǐ)。
新型外(wài)置複合式抛物(wù)面聚₽♣光(guāng)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)系≤∑₽≤統
美(měi)國(guó)加州大(dà)學默塞德分(↓₩♥♠fēn)校(xiào)太陽能(néng)技(jì)術(® ♠shù)研究所的(de)研發人(rén)員(yuán)開(kā¥₹≥i)發出了(le)一(yī)種名為(wèi)XCPC的(de)外(wài)置複合型抛物(wù)面形聚光(guāng)器γ(qì)，該系統有(yǒu)可(kě)能♥Ω(néng)為(wèi)被持續幹旱所困擾的(d¥e)加州帶來(lái)一(yī)種新型的(de)φ≥α太陽能(néng)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)解決♣←☆方案，并緩解當地(dì)的(de)農(nóng)業(yè)灌溉水(←λ shuǐ)短(duǎn)缺問(wèn)題。 談到(dào)該系統的(de™÷♥)主要(yào)創新點，外(wài)置複✔≥&合抛物(wù)面形聚光(guāng)器(qì)可(kě)以通(tōng)過收 &©集陽光(guāng)産生(shēng)高(gāoσ♠♦≤)溫，而且可(kě)達到(dào)的(de)溫度要(yào)遠(yuǎ↓σ ∑n)遠(yuǎn)高(gāo)于生(shēng£☆™)産水(shuǐ)蒸汽所需要(yào)的(de)溫度。同時(shí)很(hěn>)關鍵的(de)一(yī)點是(shì)集熱(rè)器(qì)不(b$∑ù)需要(yào)使用(yòng)跟蹤系統，沒有(yǒu)任何≤ε需要(yào)活動的(de)組件(jiàn)。一(yī)般使用(yòng)跟蹤♣≈系統的(de)太陽能(néng)集熱(rè)器(qì)對(duì)于≥↓πα直射陽光(guāng)要(yào)求很(h≠↓λ÷ěn)高(gāo)，而且往往需要(yào)在晴朗的(de)•'天氣條件(jiàn)下(xià)才能(néng)運行(xíng)。而XCPC集熱(rè)器(qì)則完全不(bù)同，在朦胧π¶&≤和(hé)多(duō)雲的(de)天氣條件(jiàn)下(xià♣×¥)依然可(kě)以正常運行(xíng)。
新型低(dī)成本海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)膜
埃及亞曆山(shān)大(dà)大(dà)↔<₩學的(de)研究人(rén)員(yuán)公布了(leש)一(yī)種新型低(dī)成本的(de)海(hǎi)水(sh"≤φuǐ)淡化(huà)膜技(jì)術(shù™×♣)，膜材料價格低(dī)廉，同時(shí)可(kě)以實現(xi®α≥♣àn)低(dī)能(néng)耗。該技(£δjì)術(shù)采用(yòng)了(le)滲透蒸發(又(yòu)稱滲透汽化(huà)，是(shì)有(yǒu)相(xγΩσ®iàng)變的(de)膜滲透過程)的(de)技(jì)術(shù)原理(lǐ)，研究人♥δ ←(rén)員(yuán)開(kāi)發出醋酸纖維素膜與其它組件(jiàn)相(π£xiàng)結合，并使用(yòng)外(wài)部熱(rè)★☆源将膜透過組分(fēn)汽化(huà)，從(cón≈♥g)而達到(dào)過濾粒子(zǐ)和(hé)鹽分(fēn₩ש)的(de)目的(de)，脫鹽率可(kě)以達到(dào)99.7%左右。該膜産品采用(yòng)普通(tōng)的 λ♥(de)相(xiàng)變技(jì)術(shù)，将δ→α多(duō)組分(fēn)溶液利用(yòng)溶液澆鑄法鑄造而成。澆鑄之後，≠♠♦會(huì)對(duì)膜進行(xíng)進一(yī)步處理(lǐ)使其具有(& yǒu)親水(shuǐ)性和(hé)其它屬性。
新型太陽能(néng)混合海(hǎi)水(shuǐ)淡化(∞∑¥φhuà)系統
印度科(kē)學理(lǐ)工(gōng)學院的(de✘π)研究人(rén)員(yuán)研發出了(le)一(yī♣↑)種太陽能(néng)混合海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)系φ®統，主要(yào)可(kě)以用(yòng)于處§≥ 理(lǐ)生(shēng)理(lǐ)鹽水(sh∞×₩uǐ)和(hé)微(wēi)鹹水(shuǐ)。根$•據研究人(rén)員(yuán)發布的(de)數(shù)據顯示，在南α (nán)印度上(shàng)午9點到(dào)下(xià)午3點之間(jiān)、溫度為(wèi)27℃的(de)條件(jiàn)下(xià)，利用(yòng)該混合系統每平方米可"≥(kě)以淨化(huà)大(dà)約6.5升的(de)鹽水(shuǐ)。該混合系統采用(yòng♣₹)了(le)階梯狀的(de)太陽能(né £'ng)蒸發器(qì)，由一(yī)個(gè)連一(yī)個(gè)的(de↓β™©)半圓形的(de)管道(dào)焊接而成，形成&& 一(yī)個(gè)呈一(yī)定傾斜角度的(de)水(shuǐ)♦↕∑槽來(lái)充當水(shuǐ)流通(tōng)的(de)渠道(©♠ •dào)，同時(shí)系統四周安裝的(de)真空(kōng)夾•£✔≠套可(kě)以減少(shǎo)熱(rè)能(néng)的(de)損失。據了✘₽>←(le)解，該裝置可(kě)容納3-4升待處理(lǐ)的(de)水(shuǐ)。¥♥該系統利用(yòng)光(guāng)伏電(diàn)ε¶ 池作(zuò)為(wèi)能(néng)源将水(shu→σǐ)泵進或者泵出整個(gè)系統，整個(gè)系統就(®₽φjiù)在離(lí)網地(dì)區(qū)也(yě)可(kě)以實現π∞(xiàn)正常運行(xíng)。
新型電(diàn)吸附海(hǎi)水(shuǐ)÷™λ淡化(huà)技(jì)術(shù)
印度一(yī)位名為(wèi)DevlinaDas的(de)女(nǚ)科(kē)學家(jiā)÷₩™研發出了(le)一(yī)種獨特的(de)、名為(wèi)“SALINO”的(de)五步法海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)技(jì)術(sh↕♥♥∑ù)，該發明(míng)的(de)靈感來(lái)自(zì)于當前的(de€)水(shuǐ)資源利用(yòng)現(xiàn)狀δ₹。“SALINO”海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)技(jì)術(shù)↕≠♥↓的(de)全過程由太陽能(néng)和(hé)電(di₽₩≠àn)吸附來(lái)提供能(néng)量。在消耗水•♥φ≤(shuǐ)量方面，目前正在流行(xíng)的(de)反滲透技(jì)術®∏λ(shù)比SALINO技(jì)術(shù)的(de)消耗水(shuǐ)量要σ≠< (yào)高(gāo)30%-40%，所以SALINO技(jì)術(shù)可(kě)以實現(xiàn)更低(dī)的(de)✘φ★成本和(hé)更高(gāo)的(de)效率。
目前全球海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)項目∑•₹普遍采用(yòng)反滲透膜技(jì)術(shù)，而這(zhè)種™€λ技(jì)術(shù)不(bù)但(dàn)浪費φ•>(fèi)水(shuǐ)，同時(shí)還(hái)浪費(fèi)了(l✘©e)大(dà)量能(néng)源。SALINO技(jì)術(shù)把社區(qū)定為(wèi)服務目标，可(kě)以為 ✔↑(wèi)其提供淨化(huà)的(de)飲用₹→(yòng)水(shuǐ)。在未來(lái)3年(nián)，DevlinaDas計(jì)劃用(yòng)獲得(de)的(de)25000美(měi)元獎金(jīn)建設一(yī)個(g₽↑∞è)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)示範項目并希望該發明( ♥míng)可(kě)以使更多(duō)水(shuǐ)資源緊缺的(de)地(dì&π)區(qū)獲益。
碳納米管海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)技γ★£±(jì)術(shù)新突破
目前，上(shàng)海(hǎi)應物(wù)所利用(δ←yòng)碳納米管複合膜進行(xíng)海(hǎi)水βΩ∞↑(shuǐ)淡化(huà)的(de)技(jì)術(shù)有(yΩ∏↑ǒu)了(le)新的(de)突破。從(cóng)理(lǐ)קδ論上(shàng)看(kàn)來(lái)，碳納米管✘→似乎非常适合應用(yòng)于海(hǎi)水£¥(shuǐ)淡化(huà)領域。因為(wèi)通(tōng)過此前科(kē)&✔¥$學家(jiā)們的(de)分(fēn)子(zǐ)模拟顯示，離(lí)子(z↔>ǐ)在較窄的(de)碳納米管中遇到(dào)較₽₹±£大(dà)的(de)能(néng)壘而不(bù)能(né♠₽→ng)通(tōng)過，而水(shuǐ)則沒有(yǒu)遇到× (dào)這(zhè)樣的(de)能(néng)壘可(kě)順利通§₽™(tōng)過，所以科(kē)學家(jiā)們一(yī)直₹£期待可(kě)以通(tōng)過使用(yòng)較窄的(de)碳納米管制(→β>zhì)備得(de)到(dào)的(de)複合膜來(lái)大≠π₩(dà)大(dà)地(dì)降低(dī)海(h☆π≥ǎi)水(shuǐ)淡化(huà)成本，從(có$♣γng)而為(wèi)人(rén)們提供更多(duō)的(∞↓↔de)淡水(shuǐ)。但(dàn)事(shì)實上(shàng)，該δ≥∑©技(jì)術(shù)的(de)除鹽能(néng)力一(yī)≠σ直沒有(yǒu)得(de)到(dào)充分(fēn)的(de)驗證。∏₩↕§
通(tōng)過模拟發現(xiàn)，經過改造的(de)碳納米管的( <¥→de)水(shuǐ)通(tōng)過率可(kě)以達☆♥λ₽到(dào)40%左右。另一(yī)種思路(lù)是(shì)，通(tōng)過向碳納米管施加"£一(yī)個(gè)強大(dà)的(de)電(diàn)場(chǎng)β可(kě)以把離(lí)子(zǐ)移位。專家(jiā)認為(wèi)第一→(yī)種思路(lù)防止碳納米管被阻塞。不(bù)需要(λ≥☆☆yào)消耗能(néng)源，同時(shí)也(yβε¥ě)不(bù)需要(yào)配置大(dà)型的(de)設備來(l™£✔ái)産生(shēng)強大(dà)的(de)電(diàn)場($¶₩chǎng)，可(kě)以使海(hǎi)↔→ ←水(shuǐ)淡化(huà)過程更加方便。
