據(jù)估計，三分之二的人口受到缺水的影響，而發(fā)展中國家的許多地區(qū)同時還面臨著缺乏可靠電力的問題。因此，更多的研究努力集中在利用太陽能淡化海水或微咸水的方法上。然而，許多研究工作都遇到了由鹽沉積引起的設(shè)備污垢問題，這往往增加了咸水淡化的復雜性和成本。

現(xiàn)在，麻省理工學院(MIT)和中國的一組研究人員想出了一個解決鹽沉積問題的辦法。他們開發(fā)了一種脫鹽系統(tǒng)，這種系統(tǒng)比以前的太陽能脫鹽方法效率更高，成本更低。這一過程也可以用于處理被污染的廢水或產(chǎn)生用于消毒醫(yī)療器械的蒸汽。所有這些都不需要任何能源，除了陽光本身。

這一研究成果已于近期被發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。據(jù)悉，許多太陽能海水淡化系統(tǒng)的嘗試都是依靠某種芯子來吸引鹽水通過設(shè)備，但這些芯子很容易受到鹽分積累的影響，而且相對難以清洗，進而影響其使用壽命。因此，該團隊專注于開發(fā)一個無芯系統(tǒng)。

其結(jié)果是一個分層系統(tǒng)，頂部的深色材料吸收太陽的熱量，然后在有孔的材料層上面有一層薄薄的水，位于一個深的鹽水庫(如水箱或池塘)上面。經(jīng)過仔細的計算和實驗，研究人員確定了鉆過穿孔材料的孔的最佳尺寸，在他們的測試中，這些孔是由聚氨酯制成的。這些孔的直徑為2.5毫米，可以用常見的水刀輕易地制造出來。

據(jù)稱，這些洞足夠大，可以在較暖的上層水體和較冷的下層水體之間形成自然對流循環(huán)。這種循環(huán)自然地把鹽從上面的薄層吸到下面更大的水體中，在那里鹽會被很好地稀釋，不再是問題。

根據(jù)研究人員的說法，這就像熱空氣上升，冷空氣下降一樣，自然對流驅(qū)動這個裝置的脫鹽過程。蒸發(fā)發(fā)生在最頂部的界面上。由于鹽的存在，最上層界面的水密度較高，底層界面的水密度較低。所以，這是這種自然對流的原始驅(qū)動力，因為頂部的更高密度驅(qū)動鹽液體下降。從系統(tǒng)頂部蒸發(fā)的水可以收集到冷凝表面，提供純凈的淡水。

研究人員表示，這個系統(tǒng)的優(yōu)點是高性能和可靠的操作，特別是在極端條件下，實際上可以用接近飽和的鹽水工作。而這意味著它對廢水處理也非常有用。

此外，他們還說，目前有關(guān)太陽能脫鹽技術(shù)的許多工作都集中在新型材料上。但在這個案例中，研究人員使用的是真正的低成本，幾乎是家用材料。其中關(guān)鍵是分析和理解驅(qū)動這個完全被動系統(tǒng)的對流，這是第一個在沒有吸水結(jié)構(gòu)的情況下做到海水淡化系統(tǒng)。

休斯頓大學化學和生物分子工程教授Hadi Ghasemi說，這種新方法“為高鹽度溶液的脫鹽提供了一種有前途的、有效的途徑，并可能成為太陽能海水脫鹽的游戲規(guī)則改變者?！彼]有參與這項工作，并補充說，“不過還需要進一步的工作來評估這一概念在大環(huán)境和長期的情況下?！?/p>

到目前為止，該團隊已經(jīng)使用小型臺式設(shè)備驗證了這個概念，因此下一步將開始擴展到具有實際應用的設(shè)備。他們說，根據(jù)他們的計算，一個只有1平方米收集面積的系統(tǒng)應該足以提供一個家庭的日常飲用水需求。根據(jù)研究人員的計算，一平方米的設(shè)備所需的材料只需要大約4美元。

研究人員表示，他們的測試設(shè)備運行了一個星期，沒有任何鹽積累的跡象。而且這個設(shè)備非常穩(wěn)定。他們說，“即使我們施加一些極端的擾動，比如海水或湖面上的波浪，它也可以很快恢復到原來的平衡位置”。

研究人員認為，在未來幾年內(nèi)將這種實驗室規(guī)模的概念證明轉(zhuǎn)化為可操作的商業(yè)設(shè)備，并提高整體產(chǎn)水率應該是可能的。第一個應用可能是在遠離電網(wǎng)的偏遠地區(qū)提供安全用水，或在颶風、地震或其他正常供水中斷后用于救災。

他們還補充說，“如果我們能把陽光集中一點，我們就可以用這種被動式裝置產(chǎn)生高溫蒸汽，對電網(wǎng)以外的農(nóng)村地區(qū)進行醫(yī)療消毒。我們認為真正的機會在發(fā)展中國家，這是短期內(nèi)最有可能產(chǎn)生影響的地方，因為設(shè)計的簡單性?！?/p>

（文章來源：財聯(lián)社）

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