缺水是世界上的主要问题和难题,卡内基梅隆大学机械工程助理教授阿梅尔·巴拉蒂法利马尼表示,缺水问题影响大陆,40亿人中至少有1个月生活在严重缺水的状况下,5亿人全年生活在严重缺水的状况下。 但是,人们无论没有安全的饮用水还是受苦,门外都有很多不能饮用的水。 但是,地球表面的71%被海水复盖,这是非常有趣的矛盾。

为了解决这个问题,巴拉蒂法利马尼将重点放在海水淡化上。 盐水转化为淡水的过程。 淡化水的方法有很多种,最有效的方法之一是膜法淡化。 用这种方法,水冲走有小孔的薄膜。 流过毛孔,但不能生成盐离子,只剩淡水。 最新研究表明,巴拉蒂法利马尼探索了一种称为金属有机骨架( MOF )的新膜的可能性。 这些膜由金属的中心和有机化合物构成,有机化合物和金属呈五角形连接,中心留有孔,成为孔。

看到这个就像蜂巢,这个框架有几个更有效的理由。 首先,因为它非常薄。 原子的厚度很小,意味着水分子通过空隙时摩擦力非常小。 另外,毛孔的位置有助于渗透,如果没有相邻的毛孔,壁的分子会受到很大的压力。 要想降低海水淡化过程的效率,了解其原因,只能设想漏斗中注入水。 水通过末端孔的速度更慢。 被膜挤压,勉强通过小空间。 另一方面,MOF有多个邻接的空隙,没有来自膜面的压力。

这给了我们一个容易穿过毛孔的机会,这次通过过滤器冲水的话,有很多出口可以逃脱,所以请想象一下那个移动会更快。 最后,MOF具有比其他材料更完整的结构。 在很多材料中,科学家要钻个小洞来做必要的洞。 这个限制了每表面积能做的数量。 如果想做很多毛孔的话,就不能做石墨烯和二硫化钼。 结构上承受不了压力。 但是,由于其蜂窝结构,MOF本质上是多孔的,有更高的气孔率和表面积之比。

不需要在毛孔上打孔或调整大小,节省时间和劳力。 MOF与其他典型膜的区别显着,水的通过速度有多快,离子被阻止的程度只是几个毛孔的模拟。 海水淡化工厂有数十亿个空隙的可能性,使其效率倍增。 在大规模淡化中,这意味着巨大,即使效率稍有提高,也会有很大的飞跃。 不仅是学术界,研究者还想研究影响人们的生活。 我们必须为许多贫困人口提供淡水。 例如在非洲或其他地方。

博科园|研究/来源:卡内基梅隆大学机械工程学院
参考杂志《ACS Nano》
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