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中澳學者研發(fā)出新型環(huán)保吸附劑 或為海水淡化提供新思路

    中澳學者近期合作研發(fā)出一種新型環(huán)保吸附劑,借由光亮的調(diào)節(jié),不僅可以快速吸附水中的鹽離子從而獲得淡水,還能將吸附的這些鹽離子成功析出從而使得吸附劑可以循環(huán)使用。這一成果或?qū)槲磥黹_發(fā)低能耗的海水淡化技術提供一種新思路。

該研究由廈門大學環(huán)境與生態(tài)學院的區(qū)然雯副教授與澳大利亞莫納什大學王煥庭教授合作完成,北京時間8月10日23時,國際頂尖學術雜志《自然》旗下的子刊《自然·可持續(xù)發(fā)展》(Nature Sustainability)在線發(fā)表了這一研究成果。

咸水脫鹽是解決水資源短缺問題的一種重要手段。目前的脫鹽技術主要有熱法脫鹽、膜法脫鹽和利用吸附劑脫鹽等,而能耗是限制脫鹽技術推廣使用的關鍵因素。據(jù)了解,現(xiàn)有的吸附劑在吸附去除鹽離子后,大多需要使用化學試劑或提高溫度等手段實現(xiàn)吸附劑的循環(huán)利用,存在著二次污染或能耗較高的問題,也一定程度上限制了該方法的應用。

能不能研發(fā)出一種既高效又低能耗的吸附劑,便成為廈大區(qū)然雯團隊近年來的一個研究目標。團隊發(fā)現(xiàn),一種名為“螺吡喃”的物質(zhì)在黑暗或者紫外光照射下可轉(zhuǎn)化為具有正負兩性離子的狀態(tài),并在可見光照下恢復原狀。更讓團隊成員感到振奮的是,“螺吡喃”這種在黑暗狀態(tài)下呈現(xiàn)的正負兩性離子,正好可分別作為陰離子和陽離子的吸附位點,吸附去除水中的鹽。

一種新型吸附劑的“靈感”由此而生——將“螺吡喃”分子固定于鋁基金屬有機框架中,充分利用它“遇暗變陰陽,遇亮則復原”的奇妙特性,借助光亮的調(diào)節(jié),完成鹽離子吸附和析出的過程,從而實現(xiàn)咸水脫鹽和循環(huán)使用的“雙重目標”。

進一步的實驗表明,在黑暗條件下進行“吸附”任務時,每克吸附劑可吸附2.88毫摩爾的鹽離子。在光亮條件下執(zhí)行“析出”任務時,吸附劑釋放鹽離子的時間將隨光照強度不同而不同。數(shù)據(jù)顯示,在夏日正午的強光下,吸附劑釋放吸附的鹽離子大約只需4分鐘;在室內(nèi)普通照明光線下,釋放時間大約在2小時以內(nèi)。實驗還表明,該吸附劑在10個循環(huán)使用后仍然能夠保持穩(wěn)定的脫鹽性能。

在提高脫鹽效率和降低能耗方面,這款吸附劑也表現(xiàn)不俗。利用目前廣泛使用的反滲透膜法對2233毫克/升濃度的淡鹽水進行脫鹽時,淡水獲得率為70%,每噸水需消耗0.38度電(即能耗為0.38 kWh m?3)。而使用廈大研制的這款吸附劑對同等濃度的淡鹽水進行脫鹽時,淡水獲得率為88%,制備每噸淡水消耗0.11度電(即能耗為0.11 kWh m?3)。

以膜過程和吸附技術為研究重點的區(qū)然雯團隊,近年來在可持續(xù)水處理方向上進行了系列深入研究。區(qū)然雯透露,下一步,團隊將在此次成果基礎上,進一步研發(fā)針對性吸附鹽湖和海水中鋰離子或工業(yè)廢水中重金屬離子的吸附劑。

來源:央廣網(wǎng)

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