廉价海水淡化进展：太阳能脱盐新技术突破关键障碍 效率更高成本更低

据估计，三分之二的人口受到缺水的影响，而发展中国家的许多地区同时还面临着缺乏可靠电力的问题。因此，更多的研究努力集中在利用太阳能淡化海水或微咸水的方法上。然而，许多研究工作都遇到了由盐沉积引起的设备污垢问题，这往往增加了咸水淡化的复杂性和成本。

现在，麻省理工学院(MIT)和中国的一组研究人员想出了一个解决盐沉积问题的办法。他们开发了一种脱盐系统，这种系统比以前的太阳能脱盐方法效率更高，成本更低。这一过程也可以用于处理被污染的废水或产生用于消毒医疗器械的蒸汽。所有这些都不需要任何能源，除了阳光本身。

这一研究成果已于近期被发表在了《自然通讯》杂志上。据悉，许多太阳能海水淡化系统的尝试都是依靠某种芯子来吸引盐水通过设备，但这些芯子很容易受到盐分积累的影响，而且相对难以清洗，进而影响其使用寿命。因此，该团队专注于开发一个无芯系统。

其结果是一个分层系统，顶部的深色材料吸收太阳的热量，然后在有孔的材料层上面有一层薄薄的水，位于一个深的盐水库(如水箱或池塘)上面。经过仔细的计算和实验，研究人员确定了钻过穿孔材料的孔的最佳尺寸，在他们的测试中，这些孔是由聚氨酯制成的。这些孔的直径为2.5毫米，可以用常见的水刀轻易地制造出来。

据称，这些洞足够大，可以在较暖的上层水体和较冷的下层水体之间形成自然对流循环。这种循环自然地把盐从上面的薄层吸到下面更大的水体中，在那里盐会被很好地稀释，不再是问题。

根据研究人员的说法，这就像热空气上升，冷空气下降一样，自然对流驱动这个装置的脱盐过程。蒸发发生在最顶部的界面上。由于盐的存在，最上层界面的水密度较高，底层界面的水密度较低。所以，这是这种自然对流的原始驱动力，因为顶部的更高密度驱动盐液体下降。从系统顶部蒸发的水可以收集到冷凝表面，提供纯净的淡水。

研究人员表示，这个系统的优点是高性能和可靠的操作，特别是在极端条件下，实际上可以用接近饱和的盐水工作。而这意味着它对废水处理也非常有用。

此外，他们还说，目前有关太阳能脱盐技术的许多工作都集中在新型材料上。但在这个案例中，研究人员使用的是真正的低成本，几乎是家用材料。其中关键是分析和理解驱动这个完全被动系统的对流，这是第一个在没有吸水结构的情况下做到海水淡化系统。

休斯顿大学化学和生物分子工程教授Hadi Ghasemi说，这种新方法“为高盐度溶液的脱盐提供了一种有前途的、有效的途径，并可能成为太阳能海水脱盐的游戏规则改变者。”他并没有参与这项工作，并补充说，“不过还需要进一步的工作来评估这一概念在大环境和长期的情况下。”

到目前为止，该团队已经使用小型台式设备验证了这个概念，因此下一步将开始扩展到具有实际应用的设备。他们说，根据他们的计算，一个只有1平方米收集面积的系统应该足以提供一个家庭的日常饮用水需求。根据研究人员的计算，一平方米的设备所需的材料只需要大约4美元。

研究人员表示，他们的测试设备运行了一个星期，没有任何盐积累的迹象。而且这个设备非常稳定。他们说，“即使我们施加一些极端的扰动，比如海水或湖面上的波浪，它也可以很快恢复到原来的平衡位置”。

研究人员认为，在未来几年内将这种实验室规模的概念证明转化为可操作的商业设备，并提高整体产水率应该是可能的。第一个应用可能是在远离电网的偏远地区提供安全用水，或在飓风、地震或其他正常供水中断后用于救灾。

他们还补充说，“如果我们能把阳光集中一点，我们就可以用这种被动式装置产生高温蒸汽，对电网以外的农村地区进行医疗消毒。我们认为真正的机会在发展中国家，这是短期内最有可能产生影响的地方，因为设计的简单性。”

（文章来源：财联社）

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