氟納米通道令海水淡化更加高效

2022年08月01日15:55

參考消息網8月1日報導 據日本《東京新聞》7月31日報導,東京大學的研究團隊近日在美國《科學》週刊上發表了一項研究成果,他們成功開發出一種特殊的氟納米通道,能夠以相當於現有水平數千倍的速度淡化海水。

報導說,現有海水淡化技術大多使用化學纖維製造的薄膜。纖維之間的空隙很窄,水分子可以通過,構成鹽分的氯離子和鈉離子無法通過。但這一過程需要很大的壓力擠壓海水,耗電量巨大。

東京大學副教授伊藤喜光帶領的團隊一直在尋找只讓水分子通過的高效結構。“讓我靈光乍現的竟然是平底鍋。”作為美國杜邦公司專利技術的特氟龍工藝在平底鍋表面密密麻麻地覆蓋了一層氟,這讓食物不容易燒焦。

伊藤副教授在研究中使用了板狀的扁平分子。分子的正中間有一個0.9納米的孔,這個孔的表面用氟覆蓋,形成內側被氟覆蓋的納米級氟環。

這樣一來,當有鹽水通過時,只有水分子可以高速通過,組成鹽的離子卻難以通過。秘密在於氟表面是像靜電一樣帶電的狀態,帶有相同電荷的物質之間,就像磁鐵的同極一樣,會相互排斥。因此,一些帶電的離子會被彈開,無法通過。

而且,水分子不是一個一個分散開來,而是不太緊密地結合在一起形成分子團。這種較弱的連接因為孔周圍電流的影響而被切斷,這會讓水更容易流動,流速也就更快。研究小組通過化學合成的納米級氟環來製造測試過濾膜。

在開發高效過濾膜的過程中,全世界的研究人員都是有參照物的。包括人類在內的生物的細胞膜上有一種叫做水通道蛋白的蛋白質,可以高效地讓水通過。研究人員的目標是開發出像水通道蛋白那樣只讓水通過的物質。

雖然距離今後將這些氟環排列成膜還面臨諸多課題,但或許這就是為解決水問題邁出的全新一步。

圖片說明:2021年11月22日在以色列里雄萊錫安附近拍攝的索雷克海水淡化廠(新華社發)
圖片說明:2021年11月22日在以色列里雄萊錫安附近拍攝的索雷克海水淡化廠(新華社發)
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