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高科技在海水淡化中的運用——芯片淡化海水
發布時2014-10-10 07:4325

僅過了24小時,他的腳就開始浮腫。“再過36個小時之后,浮腫擴散到了膝蓋處”……航海家、醫生漢內斯?林德曼試圖飲用海水解渴,于是他的身體發生了這些變化。1955年,林德曼駕著一艘8米長的自制獨木舟,從大西洋前往加勒比海。為了驗證法國生物學家阿蘭?邦巴爾的論斷――人可以通過飲用海水和吃生魚在海上存活――他特意沒有攜帶任何飲用水。顯然,按照這個方法人類無法在海上生存,好在充足的雨水救了林德曼一命。他在《獨自漂流大洋》這本書中記錄了這些經歷。
  不過,林德曼的經歷大約只能代表過去,而今天的高科技已能讓人在不攜帶淡水的情況下在海上生存。最近,美國得克薩斯州立大學和德國馬堡菲利普斯大學的科學家研制成功一種指甲蓋大小的芯片,利用這枚芯片通過非常簡單的方式可實現海水淡化,并且只消耗非常少的能源。這種芯片如若普及,不僅能惠及航海人員,更能為全球上百萬人提供安全飲用水。
  海水占地球水資源的97%,是一個巨大的水資源寶庫。多年來,科學家一直在開發海水淡化技術,并且取得了不小的成效。目前,世界上有3億人依賴淡化海水。然而,海水淡化技術通常價格高昂,并且需要消耗大量能源。以膜過濾技術為例,雖然過濾后的水質很好,但濾膜成本高,使用壽命有限。因此,新型海水淡化技術聚焦降低成本、提高效率。芯片技術就是其中之一。
  這款海水淡化芯片利用了海水自帶的成分,即帶正電的鈉離子和帶負電的氯離子,在海水到達芯片分岔的微通道時,岔口處的電極可將海水中一小部分氯離子氧化為氯氣,當海水流過微通道時,該區域就會形成一個小范圍的電場,使帶電離子流向其中一個分岔通道,被凈化的海水則分流至另一個通道。馬堡菲利普斯大學的烏爾里希?塔拉雷克教授介紹,這樣的一塊脫鹽芯片可以分離出海水中25%的鹽分,而一節普通的電池就可以讓整個系統運行起來。對海水進行淡化處理前,只需將海水中顆粒較大的沙石和雜質除去,把幾塊芯片前后串聯,對海水多次淡化后,就能不斷提高水的純度,最終達到飲用水標準。
  雖然地球表面的70%被水覆蓋,但是淡水的比例僅占其中不到3%.根據聯合國統計,目前世界上仍有10億人無法獲得純凈飲用水,每年約有400萬人因缺水而死亡。非洲和亞洲是水資源匱乏地區,同時又是當前世界上人口增長最快的地區,水資源短缺的狀況未來將更加惡化。海水淡化是有效解決水資源匱乏的主要方法之一,低成本、低能耗的過濾芯片代表了海水過濾技術最新的發展方向。如果人類能夠掌握高效低能耗的海水淡化方法,不僅可以使數億人的生活質量得到改善,也能大大拓展人類活動的范圍。

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