新亮点丨石墨烯为海水淡化供给新途径

来源:bob平台    发布时间:2024-11-10 21:30:11
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  飞行在茫茫大海上,淡水供给的重要性显而易见。无论是民船仍是军舰,淡水的来历只要两种,要么脱离陆地时定量装载携行,要么飞行途中淡化海水实时补给。

  以美海军为例,其舰员的淡水供给标准是每人每天50加仑,约为189升。一起,舰艇上的配备自身淡水耗费量也很大,如蒸汽弹射器每推进一架舰载机起飞,就会耗费1~2吨的淡水。假如舰艇每次远赴大洋都自带足够的淡水,留给武器配备的空间便所剩无几。这也就从另一方面代表着,把握低碳、快捷、高效的海水淡化技能至关重要。

  现在,海水淡化技能最重要的包括热法和反浸透膜法两种。相较于热法,反浸透膜法海水淡化技能愈加有用。作为完成反浸透技能中心元件的反浸透膜,是一种挑选透过性膜,它能够在外界压力驱动下,只允许水分子经过薄膜,而水中的各种比如钠离子、氯离子、镁离子等无机盐离子和细菌等微生物则无法经过。

  不过,传统的反浸透薄膜一般是聚合物膜。这类膜存在挑选性差、长期运转容易发生膜污染的问题,因而,挑选浸透性更高、化学稳定性和抗污染功能更强的新式膜资料,一直是海水淡化技能讨论研讨的要点方向之一。

  作为一种十分薄的二维碳纳米资料,石墨烯的厚度简直能忽略不计。一起,它的制备办法相对简略,具有较强的化学稳定性、较好的离子挑选性、耐污性、可调的小孔隙尺度和浸透率。所以,科学家用石墨烯制成能够截留掉海水中的无机盐、只让水分子经过的“筛子”,即石墨烯薄膜。现在,石墨烯海水淡化膜大致上能够分为两类。

  氧化石墨烯膜。该类薄膜由诺贝尔物理学奖获得者、曼彻斯特大学教授Andre Geim团队研发。作为石墨烯衍生物的氧化石墨烯,它表面上的亲水基团有利于水分子进入膜内部快速活动,得到的淡水产值高,且长期运转也不容易呈现膜污染的问题。

  单原子层厚的纳米多孔石墨烯薄膜。据悉,由武汉大学、湖南大学和美国加州大学洛杉矶分校科研人员组成的团队,将碳纳米管和石墨烯纳米筛相结合,制备出兼具较强机械功能和较高浸透功率的石墨烯薄膜,敞开了石墨烯在海水淡化中使用的新思路。

  石墨烯以其优异的机械功能、化学稳定性以及可调的孔隙尺度,为海水淡化技能带来了新期望,有助于处理舰艇远洋飞行资源补给的难题,使用远景宽广。据预算,到2030年,全球海水淡化膜市场规模将到达70亿美元,其间石墨烯海水淡化膜市场规模将达37亿美元。与此一起,未来的海水淡化技能也将更杰出低动力、低污染的特征。