美國羅切斯特大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種太陽能熱脫鹽技術(shù),能以極低的能耗將海水化為淡水,同時得到固體形式的鹽。全程既不產(chǎn)生腐蝕設(shè)備的濃鹽水,也無需對海水進行化學(xué)預(yù)處理。更巧妙的是,該工藝還能“順手”提取鋰等珍貴礦物。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《光:科學(xué)與應(yīng)用》雜志和《材料化學(xué)雜志A》。
圖中依次為海水、大鹽湖水、硫酸鎳溶液、氯化銅廢水、淡化后的凈水,以及回收的各類鹽。圖片來源:美國羅切斯特大學(xué)
目前的海水淡化技術(shù)主要通過反滲透和熱蒸餾,不僅耗能高,還必須對海水做預(yù)處理,且會留下令人頭疼的高濃度鹽水副產(chǎn)物。此前已有的類似太陽能熱脫鹽嘗試,但大多只在純凈的氯化鈉模擬海水中表現(xiàn)良好。真實的海水遠(yuǎn)比實驗室復(fù)雜——鎂基、鈣基等物質(zhì)很容易在板面結(jié)成一層致密無孔的硬殼,將通道徹底堵死,讓水無路可滲。更不用說,海水的鹽濃度本就是自來水的數(shù)百倍。
新技術(shù)的出現(xiàn),有望徹底改變這一局面。其核心裝置是一塊黑色金屬集熱板,板面以飛秒激光雕刻出精微結(jié)構(gòu),賦予其幾近完美的吸光能力和超強的吸濕性。板上由激光構(gòu)造的“活性區(qū)域”能捕獲幾乎全部太陽輻射,將海水迅速蒸餾成淡水;鹽分和礦物質(zhì)則被巧妙導(dǎo)引至未經(jīng)激光處理的“被動區(qū)域”安靜沉積。這樣一來,鹽結(jié)晶便不會堵塞活性部位,海水淡化過程得以順暢無阻。
團隊用來自太平洋、大西洋和印度洋的真實海水進行測試,結(jié)果顯示,板面能夠自清潔,淡水穩(wěn)定產(chǎn)出,剩余的鹽分匯聚于“被動區(qū)域”,可以在絲毫不影響集熱效率的前提下被輕松收集。
新技術(shù)最亮眼之處在于,它不排放任何需要二次處理的鹽水,而是將近乎100%的鹽以固體形式原樣提取出來。這不僅意味著大量的食鹽,還可能從中提取其他珍貴礦物,包括驅(qū)動電動汽車與電子產(chǎn)品的關(guān)鍵元素鋰。團隊利用美國大鹽湖的水樣,已能從析出的鹽中回收約50%的鋰。直接從海水中捕集鋰,未來極有可能成為一條重要的綠色通道。
作者:劉霞 來源:科技日報
責(zé)任編輯:jianping