人类缺水将成历史？石墨烯、太阳能、高性能薄膜，海水淡化迎突破

2022-02-21 15:27:46  信息编号：K212339  浏览次数：127

日前，国家发展改革委联合自然资源部印发《海水淡化利用发展行动计划（2021—2025年）》，提出到2025 年，全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上，新增海水淡化规模125万吨/日以上。

《计划》的主要目标是，到2025年，全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上，新增海水淡化规模125万吨/日以上，其中沿海城市新增海水淡化规模105万吨/日以上，海岛地区新增海水淡化规模20万吨/日以上。

海水淡化关键核心技术装备自主可控，产业链供应链现代化水平进一步提高。海水淡化利用发展的标准体系基本健全，政策机制更加完善。那么，海水淡化，到底有哪些黑科技呢？今天，小编就带大家来盘点一下。

1.石墨烯助力海水淡化实现重大突破

据媒体报道，日前，哈尔滨工业大学环境学院马军院士团队与阿卜杜拉国王科技大学赖志平教授团队联合攻关，在膜法水处理技术研究领域取得重大突破，其成果日前发表在国际期刊《先进材料》上，该研究设计合成了超高通量多孔石墨烯膜并利用低品质热源实现了高效可持续的海水淡化。

膜蒸馏（MD）利用热量驱动水蒸气通过膜，获得高品质清洁水， 是一项具有重大应用前景的海水淡化技术，同时也是诸多零排放工艺中的关键核心技术。但MD膜通量低是限制该技术广泛应用的主要瓶颈。哈工大科研团队所得石墨烯膜为水蒸气提供了极短且快速的传输路径，比迄今为止报道的MD膜通量高一个数量级、脱盐率大于99.8％，在海水淡化中显示出巨大的应用潜力和优势。海水淡化市场空间广阔，去年年中国家发改委印发的《海水淡化利用发展行动计划（2021―2025年）》明确，到2025年，全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上，新增海水淡化规模125万吨/日以上。海水淡化低能耗可持续解决新方案实现重大突破，望打开石墨烯材料应用前景及空间，产业链公司望受关注。

德尔未来（002631）控股子公司烯成石墨烯是国内首家专业生产与销售石墨烯生长系统的高新技术企业，专注于研发、生产和销售石墨烯制备设备，以及石墨烯相关产品的应用推广。

2.俄开发出太阳能淡化海水简便方法

俄罗斯乌拉尔联邦大学开发出一种新的海水淡化技术，可大大降低淡化成本，并使生产规模翻两番。相关研究结果发表在《热工程案例研究》杂志上。

联合国数据显示，全球超40%的人口遭遇缺水问题：7亿多人无法获得干净水，超17亿生活在河流流域的人需要额外淡水水源。

目前最普遍且最简单的海水淡化方法之一是依靠太阳能对水进行蒸馏。乌拉尔联邦大学开发出一种混合技术，用旋转空心筒和太阳能集热器来提高太阳能蒸馏器的蒸发效率。

乌拉尔联邦大学核电站和可再生能源教研室主任谢尔盖·谢克列宁说，新的海水淡化技术是利用太阳能蒸馏器内的旋转空心筒来加速容器中水的蒸发，空心筒内外表面会形成薄水层，水层随着每次转动不断更新。为提高空心筒下面的水温，新技术中采用了太阳能集热器。他称，实验过程中，太阳能蒸馏器空心筒的转速为0.5转/分。这种强度和时间足以使空心筒表面的薄水层蒸发。实验在叶卡捷琳堡进行，用时数月，证明了新装置的高效和可靠。此外，相对高强度的光照和低温的环境也可提高蒸馏器的生产效率。

3.科学家开发新型混合型膜以99.99%的效率淡化海水

据外媒New Atlas报道，地球上绝大部分的水是不能喝的。海水淡化可能是满足世界饮用水需求的一项重要技术，现在韩国工程师已经开发出一种新的纳米纤维膜，可以长期有效运行。

有几种不同的方法来淡化水，但这项研究的重点是膜蒸馏法。在这个过程中，膜一侧的咸盐水被加热，而另一侧的淡水则保持低温。膜是疏水性的，以排斥液态水，但来自热侧的水蒸气仍然可以通过孔隙。由于蒸汽压力差，它漂移到冷的一边，在那里重新凝聚成淡水。

问题是，盐分和其他污染物在膜上的堆积会影响其疏水性。最终，盐水会渗漏，使淡水变得不那么新鲜，需要更换膜。

因此在新研究中，韩国土木工程和建筑技术研究所（KICT）的研究人员创造了更先进的膜。通常情况下，它们是通过一种叫做电纺的工艺制成的，在这种工艺中，使用一种电力将带电的纳米纤维从喷嘴中抽出。KICT团队使用了一种叫做共轴电纺的版本，在打印过程中两种不同的材料被混合在一起。

在这种情况下，这两种材料是一种叫做PVDF-HFP的聚合物和硅气凝胶。粗糙的表面有助于排斥水，而二氧化硅气凝胶就像一个热绝缘体，使热的一面不会使冷的一面升温。这反过来又使蒸汽压力差保持在较高水平，并使膜更有效率。

在测试中，该团队对新膜进行了30天的运行，并发现在这段时间内它仍然可以过滤掉99.99%的盐。这比其他电纺纳米纤维膜的运行时间要长得多，研究小组说，其他电纺纳米纤维膜在连续使用50小时以上就会开始泄漏。

该研究的首席研究员Yunchul Woo博士说：“共轴电纺纳米纤维膜在处理海水溶液方面具有强大的潜力，而不会出现湿润问题，并且可能是试验规模和实际规模的膜蒸馏应用的合适膜。”