海水淡化离网技术将掀起全球18000家水厂革命

时间:2017-07-20 01:02 作者: 点击:次

最新的海水淡化系统，结合了生物膜技术和将阳光转换成热的前沿纳米技术，带来海水淡化领域新的革命。
水资源缺乏一直以来都是全球关注的问题，而利用地球上大面积的海洋也是大家想要解决此问题的最直接的想法。从海水提取淡水，最古老的方法是蒸馏、盐水煮沸、收集水蒸气并让其通过冷凝管获得淡水。蒸馏已经使用了几个世纪，但它需要复杂的基础设施，并且由于煮沸水和产生蒸汽都需消耗热量，导致能源效率低下，使得运行水蒸馏设备的一半以上的成本是能源。

海水淡化的新兴技术是膜蒸馏，其中热盐水流入多孔膜的一侧，冷淡水从另一侧流出。水蒸汽从热到冷的过程，盐自然地被吸入膜中，并且由于海水不需要煮沸，所以能量需求小于传统蒸馏的能量需求。但是，能量成本依然非常高，因为热水冷却的过程中也伴随着大量的能量流失。

据莱斯大学19日公布，他们的一个研究团队研发出一套将膜蒸馏技术和捕光纳米器件组合的海水淡化系统，不仅大大减少了所需能源，而且可以做到让整个过程脱离电力系统供电，即所谓的离网技术。目前，超过18,000个海水淡化厂在150个国家开展运营，但NEWT表示，他们所研发的海水淡化技术与今天使用的其他技术都不同。
研究在莱斯大学联邦资助的纳米技术中心（NEWT）进行。自2015年成立以来，NEWT一直致力于开发一种名为“纳米光子学膜蒸馏”技术（又称NESMD），该方法结合了生物膜过滤处理方法与将阳光转换成热能的前沿纳米技术。

在该系统中，为提高效率，NEWT的研究人员将可商业化的膜与将光能转换成热能的纳米颗粒结合在一起。这样做就可以达到：只要有阳光，膜本身就可以实现加热，而不需要电力系统为之稳定地供应热水，并且由于不需要大量的能量来加热水源，所以电力需求下降到仅仅需运行一个来推动流体通过整个系统。因此，整个模块化系统可以在几个太阳能电池板上运行。
由于系统是模块化的，且易于架构，所以即便在偏远的山区、海上石油钻井平台和救灾场所等地方，也可以根据水的需求量来计算出需要安装的模块面积，从而安装所需的海水淡化系统。该技术也可以轻而易举地取代目前全球18,000多个净水厂的膜蒸馏技术。

莱斯大学的科学家和水处理专家李麒麟（Qilin Li）说：“该系统将改变大约10亿无法获得清洁饮用水的人的生活状态。这种离网技术不仅可以为家庭提供足够的洁净水，也可以在地区大规模建造，为社区中更多人提供用水。”由此看出，该系统投入生产使用过程中具有极大的灵活性、易于实现、且易于商品化，有着非常巨大的商业价值。