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2018-10-25 14:05
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水(shuǐ)資源缺乏帶動了全球海水(shuǐ)淡化市(shì)場的快速發展，海水(shuǐ)淡化技(jì)術(shù)不斷更新，将海水(shuǐ)資源充分利用，下(xià)面看(kàn)看(kàn)全球有哪些海水(shuǐ)淡化前沿技(jì)術(shù)?
高(gāo)海淡效率的二硫化钼薄膜
美國(guó)伊利諾伊州立大學研究人員(yuán)2015年(nián)在《自(zì)然通(tōng)訊》雜(zá)志(zhì)上(shàng)發表論文稱，他們發現二硫化钼高(gāo)能(néng)材料可更高(gāo)效地去除海水(shuǐ)中的鹽分，通(tōng)過計算(suàn)機(jī)模拟各種薄膜的海水(shuǐ)淡化效率并進行對比後發現，二硫化钼薄膜的效率最高(gāo)，比石墨烯膜還(hái)要高(gāo)出70%。據物(wù)理學家組織網報(bào)道，這種材料隻有一(yī)個(gè)納米厚，布滿了納米孔，能(néng)夠滲漏大量的海水(shuǐ)，留下(xià)鹽分和其他成分，達到(dào)淡化海水(shuǐ)的目的。
獨特的原子組成結構讓二硫化钼膜的透水(shuǐ)性大大提升，其單層膜的厚度能(néng)極大地減少推壓水(shuǐ)的能(néng)量，進而大幅降低(dī)運營成本。研究人員(yuán)目前正在測試這種材料在海水(shuǐ)淨化方面的其他性能(néng)，比如對于塑料膜而言常發生(shēng)的污垢堵塞孔洞等問題。二硫化钼雖然是一(yī)種新材料，但研究人員(yuán)相(xiàng)信，制造工(gōng)藝改造後，其高(gāo)性能(néng)帶來的應用會(huì)很廣泛。
創新海水(shuǐ)淡化解決方案
因為(wèi)創造5-HourEnergy品牌能(néng)量飲料而大獲成功，目前身價被評估高(gāo)達40億美元的ManojBhargava從(cóng)加州旱災中看(kàn)到(dào)了商機(jī)。ManojBhargava的海水(shuǐ)淡化解決方案，事(shì)實上(shàng)就(jiù)是安裝于平闆卡車上(shàng)的海水(shuǐ)淡化裝置，可以依靠傳統電(diàn)力把海水(shuǐ)蒸餾變成淡水(shuǐ)。
據了解，一(yī)個(gè)單獨的RainMaker裝置可以放(fàng)置在一(yī)個(gè)城(chéng)鎮污水(shuǐ)廠中。但在危機(jī)時，可以将數百台RainMaker裝置堆疊在一(yī)個(gè)大型海洋貨船(chuán)中用于淡化海水(shuǐ)。在沿海建設大型海水(shuǐ)淡化設施通(tōng)常需要花費(fèi)數十億美元，同時還(hái)需要消耗大量的能(néng)量。一(yī)些專家認為(wèi)，發展RainMaker很有前途。由美國(guó)内政部管理，位于新墨西(xī)哥州的美國(guó)海水(shuǐ)淡化研究機(jī)構的管理者也對RainMaker表示了認可。據了解，RainMaker裝置計劃于2016年(nián)第一(yī)季度正式投入商業(yè)化生(shēng)産。
迷你3D打印渦輪機(jī)降低(dī)海水(shuǐ)淡化成本
由GE全球研發中心和美國(guó)能(néng)源部組成的研究團隊研發的一(yī)種手持式3D打印設備，有可能(néng)使海水(shuǐ)淡化變得更為(wèi)方便。更值得一(yī)提的是，他們用的是蒸汽汽輪機(jī)的原理。在傳統的蒸汽渦輪機(jī)中，蒸汽凝結就(jiù)會(huì)變成水(shuǐ)。盡管這種系統通(tōng)常用于發電(diàn)，還(hái)可以運行這個(gè)流動系統去凍結海水(shuǐ)或鹽水(shuǐ)，而不是把它變成蒸汽。
通(tōng)過凍結混合物(wù)，鹽會(huì)以固體的形式自(zì)然分離，隻留下(xià)冰，而冰融化之後就(jiù)成了幹淨的水(shuǐ)。
如果這個(gè)手持的3D打印工(gōng)具能(néng)夠試制成功，它能(néng)夠将海水(shuǐ)淡化的成本削減高(gāo)達20%。反過來也将吸引更多(duō)的資金被投向海水(shuǐ)淡化設備。為(wèi)加速開(kāi)發過程，研究團隊使用由GE全球研究中心增材制造實驗室和GE航空在辛辛那提的增材制造中心開(kāi)發的技(jì)術(shù)3D打印出小(xiǎo)型化的部件(jiàn)。可能(néng)在不久的将來，我們到(dào)海灘上(shàng)玩耍時隻需帶上(shàng)這種手持式的工(gōng)具就(jiù)行了，無需再攜帶瓶裝水(shuǐ)。
新型外置複合式抛物(wù)面聚光(guāng)海水(shuǐ)淡化系統
美國(guó)加州大學默塞德分校太陽能(néng)技(jì)術(shù)研究所的研發人員(yuán)開(kāi)發出了一(yī)種名為(wèi)XCPC的外置複合型抛物(wù)面形聚光(guāng)器(qì)，該系統有可能(néng)為(wèi)被持續幹旱所困擾的加州帶來一(yī)種新型的太陽能(néng)海水(shuǐ)淡化解決方案，并緩解當地的農業(yè)灌溉水(shuǐ)短缺問題。 談到(dào)該系統的主要創新點，外置複合抛物(wù)面形聚光(guāng)器(qì)可以通(tōng)過收集陽光(guāng)産生(shēng)高(gāo)溫，而且可達到(dào)的溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于生(shēng)産水(shuǐ)蒸汽所需要的溫度。同時很關鍵的一(yī)點是集熱器(qì)不需要使用跟蹤系統，沒有任何需要活動的組件(jiàn)。一(yī)般使用跟蹤系統的太陽能(néng)集熱器(qì)對于直射陽光(guāng)要求很高(gāo)，而且往往需要在晴朗的天氣條件(jiàn)下(xià)才能(néng)運行。而XCPC集熱器(qì)則完全不同，在朦胧和多(duō)雲的天氣條件(jiàn)下(xià)依然可以正常運行。
新型低(dī)成本海水(shuǐ)淡化膜
埃及亞曆山大大學的研究人員(yuán)公布了一(yī)種新型低(dī)成本的海水(shuǐ)淡化膜技(jì)術(shù)，膜材料價格低(dī)廉，同時可以實現低(dī)能(néng)耗。該技(jì)術(shù)采用了滲透蒸發(又(yòu)稱滲透汽化，是有相(xiàng)變的膜滲透過程)的技(jì)術(shù)原理，研究人員(yuán)開(kāi)發出醋酸纖維素膜與其它組件(jiàn)相(xiàng)結合，并使用外部熱源将膜透過組分汽化，從(cóng)而達到(dào)過濾粒子和鹽分的目的，脫鹽率可以達到(dào)99.7%左右。該膜産品采用普通(tōng)的相(xiàng)變技(jì)術(shù)，将多(duō)組分溶液利用溶液澆鑄法鑄造而成。澆鑄之後，會(huì)對膜進行進一(yī)步處理使其具有親水(shuǐ)性和其它屬性。
新型太陽能(néng)混合海水(shuǐ)淡化系統
印度科學理工(gōng)學院的研究人員(yuán)研發出了一(yī)種太陽能(néng)混合海水(shuǐ)淡化系統，主要可以用于處理生(shēng)理鹽水(shuǐ)和微鹹水(shuǐ)。根據研究人員(yuán)發布的數據顯示，在南(nán)印度上(shàng)午9點到(dào)下(xià)午3點之間、溫度為(wèi)27℃的條件(jiàn)下(xià)，利用該混合系統每平方米可以淨化大約6.5升的鹽水(shuǐ)。該混合系統采用了階梯狀的太陽能(néng)蒸發器(qì)，由一(yī)個(gè)連一(yī)個(gè)的半圓形的管道焊接而成，形成一(yī)個(gè)呈一(yī)定傾斜角度的水(shuǐ)槽來充當水(shuǐ)流通(tōng)的渠道，同時系統四周安裝的真空夾套可以減少熱能(néng)的損失。據了解，該裝置可容納3-4升待處理的水(shuǐ)。該系統利用光(guāng)伏電(diàn)池作為(wèi)能(néng)源将水(shuǐ)泵進或者泵出整個(gè)系統，整個(gè)系統就(jiù)在離網地區也可以實現正常運行。
新型電(diàn)吸附海水(shuǐ)淡化技(jì)術(shù)
印度一(yī)位名為(wèi)DevlinaDas的女科學家研發出了一(yī)種獨特的、名為(wèi)“SALINO”的五步法海水(shuǐ)淡化技(jì)術(shù)，該發明的靈感來自(zì)于當前的水(shuǐ)資源利用現狀。“SALINO”海水(shuǐ)淡化技(jì)術(shù)的全過程由太陽能(néng)和電(diàn)吸附來提供能(néng)量。在消耗水(shuǐ)量方面，目前正在流行的反滲透技(jì)術(shù)比SALINO技(jì)術(shù)的消耗水(shuǐ)量要高(gāo)30%-40%，所以SALINO技(jì)術(shù)可以實現更低(dī)的成本和更高(gāo)的效率。
目前全球海水(shuǐ)淡化項目普遍采用反滲透膜技(jì)術(shù)，而這種技(jì)術(shù)不但浪費(fèi)水(shuǐ)，同時還(hái)浪費(fèi)了大量能(néng)源。SALINO技(jì)術(shù)把社區定為(wèi)服務目标，可以為(wèi)其提供淨化的飲用水(shuǐ)。在未來3年(nián)，DevlinaDas計劃用獲得的25000美元獎金建設一(yī)個(gè)海水(shuǐ)淡化示範項目并希望該發明可以使更多(duō)水(shuǐ)資源緊缺的地區獲益。
碳納米管海水(shuǐ)淡化技(jì)術(shù)新突破
目前，上(shàng)海應物(wù)所利用碳納米管複合膜進行海水(shuǐ)淡化的技(jì)術(shù)有了新的突破。從(cóng)理論上(shàng)看(kàn)來，碳納米管似乎非常适合應用于海水(shuǐ)淡化領域。因為(wèi)通(tōng)過此前科學家們的分子模拟顯示，離子在較窄的碳納米管中遇到(dào)較大的能(néng)壘而不能(néng)通(tōng)過，而水(shuǐ)則沒有遇到(dào)這樣的能(néng)壘可順利通(tōng)過，所以科學家們一(yī)直期待可以通(tōng)過使用較窄的碳納米管制備得到(dào)的複合膜來大大地降低(dī)海水(shuǐ)淡化成本，從(cóng)而為(wèi)人們提供更多(duō)的淡水(shuǐ)。但事(shì)實上(shàng)，該技(jì)術(shù)的除鹽能(néng)力一(yī)直沒有得到(dào)充分的驗證。
通(tōng)過模拟發現，經過改造的碳納米管的水(shuǐ)通(tōng)過率可以達到(dào)40%左右。另一(yī)種思路(lù)是，通(tōng)過向碳納米管施加一(yī)個(gè)強大的電(diàn)場可以把離子移位。專家認為(wèi)第一(yī)種思路(lù)防止碳納米管被阻塞。不需要消耗能(néng)源，同時也不需要配置大型的設備來産生(shēng)強大的電(diàn)場，可以使海水(shuǐ)淡化過程更加方便。
