新材料助力海水淡化技术创新：从传统晒盐到环保高效

新材料助力海水淡化技术创新：从传统晒盐到环保高效

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澎湃

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来源

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随着全球水资源短缺问题日益严峻，海水淡化作为解决淡水危机的重要途径，其技术和效率的提升成为科研人员关注的焦点。近年来，新材料和新技术的涌现为海水晒盐这一古老行业注入了新的活力。其中，北京化工大学汪晓东教授团队研发的3D太阳能蒸发器，以及南开大学开发的“压力驱动-电驱动”海水淡化技术，为海水淡化领域带来了革命性的突破。

传统的海水晒盐主要依靠自然蒸发，效率低下且受天气影响大。据统计，传统方法每平方米每天只能产出0.5-1.0公斤淡水，且能耗较高，每吨淡水的生产成本在3-5美元之间。此外，传统方法还会产生大量高盐废水，对环境造成污染。

为了解决传统海水晒盐的诸多问题，科研人员开始探索新材料和新技术的应用。其中，北京化工大学汪晓东教授团队的研究成果尤为引人注目。该团队开发了一种基于相变材料的3D太阳能蒸发器，通过将石蜡型相变材料与聚（对苯二甲酸乙烯酯）织物集成在3D打印的碗状支撑材料中，实现了高效海水淡化和清洁电力的同步产出。

这种3D蒸发器利用光在其内部的多重反射，能更有效地吸收和转换太阳能为热能，极大提升了水蒸发能力。在自然光光照下，测试结果显示，3D蒸发器获得了3.51 V最大输出电压和4.0 kg m?2h?1的高蒸发速率。相比传统2D蒸发器，3D蒸发器对电容器的充电时间减少了57.9%，淡水收集量增加了29.9%。

南开大学则开发了“压力驱动-电驱动”海水淡化技术，通过多膜集成实现低能耗海水淡化。该技术采用分级脱盐工艺，首先通过纳滤膜去除88%的盐分，然后利用高效节能电渗析进一步降低含盐量至150mg/L以下，总脱盐率达到99.6%。整个过程的吨水本体能耗可控制在2.4KWh以下，显著低于主流SWRO工艺的能耗。

这些新技术不仅提高了海水淡化的效率，还大幅降低了能耗和环境污染。例如，3D太阳能蒸发器通过相变材料的储能放热能力，实现了对太阳热能的有效储存和可控释放，减少了能源浪费。而南开大学的集成膜法工艺则实现了浓海水的趋零排放，全部无机盐均以单组分盐产品形式回收，避免了高盐废水对环境的污染。

从经济效益来看，新技术的推广应用将显著降低海水淡化的成本。据估算，采用新型海水淡化技术后，每吨淡水的生产成本可降至2美元以下，具有较强的市场竞争力。

随着新材料和新技术的不断发展，海水淡化产业正迎来新的发展机遇。这些创新不仅优化了传统海水晒盐工艺，还为解决全球水资源短缺问题提供了新的解决方案。未来，随着技术的进一步成熟和成本的持续降低，新型海水淡化技术有望在全球范围内得到更广泛的应用，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。