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氟纳米通道令海水淡化更加高效
参考消息网 / 时间:2022-08-02 10:40:34

参考消息网8月1日报道:据日本《东京资讯》7月31日报道,东京大学的研究团队近日在美国《科学》周刊上发表了一项研究成果,他们成功开发出一种特殊的氟纳米通道,能够以相当于现有水平数千倍的速度淡化海水。

报道说,现有海水淡化技术大多使用化学纤维制造的薄膜。纤维之间的空隙很窄,水分子可以通过,构成盐分的氯离子和钠离子无法通过。但这一过程需要很大的压力挤压海水,耗电量巨大。

东京大学副教授伊藤喜光带领的团队一直在寻找只让水分子通过的高效结构。“让我灵光乍现的竟然是平底锅。”作为美国杜邦企业专利技术的特氟龙工艺在平底锅表面密密麻麻地覆盖了一层氟,这让食物不容易烧焦。

伊藤副教授在研究中使用了板状的扁平分子。分子的正中间有一个0.9纳米的孔,这个孔的表面用氟覆盖,形成内侧被氟覆盖的纳米级氟环。

这样一来,当有盐水通过时,只有水分子可以高速通过,组成盐的离子却难以通过。秘密在于氟表面是像静电一样带电的状态,带有相同电荷的物质之间,就像磁铁的同极一样,会相互排斥。因此,一些带电的离子会被弹开,无法通过。

而且,水分子不是一个一个分散开来,而是不太紧密地结合在一起形成分子团。这种较弱的连接因为孔周围电流的影响而被切断,这会让水更容易流动,流速也就更快。研究小组通过化学合成的纳米级氟环来制造测试过滤膜。

在开发高效过滤膜的过程中,全世界的研究人员都是有参照物的。包括人类在内的生物的细胞膜上有一种叫做水通道蛋白的蛋白质,可以高效地让水通过。研究人员的目标是开发出像水通道蛋白那样只让水通过的物质。

虽然距离今后将这些氟环排列成膜还面临诸多课题,但或许这就是为解决水问题迈出的全新一步。

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图片说明:2021年11月22日在以色列里雄莱锡安附近拍摄的索雷克海水淡化厂(新华社发)


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