二硫化鉬薄膜可大幅提高海水淡化效率
- 發佈時間：2015-11-13 01:30:42 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京11月12日電 （記者房琳琳）美國伊利諾伊州立大學研究人員在《自然·通訊》雜誌上發表論文稱，他們發現二硫化鉬高能材料可更高效地去除海水中的鹽分，通過電腦模擬各種薄膜的海水淡化效率並進行對比後發現，二硫化鉬薄膜的效率最高，比石墨烯膜還要高出70%。
據物理學家組織網報道，這種材料只有一個奈米厚，佈滿了奈米孔，能夠滲漏大量的海水，留下鹽分和其他成分，達到淡化海水的目的。尋找高效的海水淡化材料一直是個重要問題，該研究論文第一作者、伊利諾伊州立大學貝克曼先進科技研究院的機械科學與工程學教授那拉亞娜·阿魯魯説：“這項研究為下一代材料的發展奠定了基礎。”
目前，最先進的海水淡化技術依賴於一種反滲透過程，通過一層薄的塑膠膜擠壓過濾海水以獲取淡水。這種膜的孔洞要大小適中，即要能阻隔鹽和其他臟東西，又可以讓水分子通過。反滲透法擅長過濾鹽，但淡水産量一直受限。因為儘管它薄如眼膜，但相對於過濾分子級別的物質仍然顯得過厚，所以需要很大的壓力才能將水推壓過去，這需要很大的能量，成本非常高。
一個大規模提高透水率的方法是讓膜再薄一些。研究人員找到了奈米厚度的石墨烯膜，但石墨烯會與水發生反應，給産業化帶來很大挑戰。
阿魯魯的團隊將二硫化鉬奈米孔作為DNA測序平臺進行了研究後，決定探索其在海水淡化中的作用。他們利用該校國家超算應用中心的藍色水域超級電腦進行模擬，結果單層二硫化鉬膜在厚度、孔隙幾何及化學屬性等綜合性能排名中脫穎而出。
總的説來，獨特的原子組成結構讓二硫化鉬膜的透水性大大提升，其單層膜的厚度能極大地減少推壓水的能量，進而大幅降低運營成本。
研究人員目前正在測試這種材料在海水凈化方面的其他性能，比如對於塑膠膜而言常發生的污垢堵塞孔洞等問題。二硫化鉬雖然是一種新材料，但研究人員相信，製造工藝改造後，其高性能帶來的應用會很廣泛。
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