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高科技在海水淡化中的运用——芯片淡化海水
发布时2014-10-10 07:4325

仅过了24小时,他的脚就开始浮肿。“再过36个小时之后,浮肿扩散到了膝盖处”……航海家、医生汉内斯?林德曼试图饮用海水解渴,于是他的身体发生了这些变化。1955年,林德曼驾着一艘8米长的自制独木舟,从大西洋前往加勒比海。为了验证法国生物学家阿兰?邦巴尔的论断――人可以通过饮用海水和吃生鱼在海上存活――他特意没有携带任何饮用水。显然,按照这个方法人类无法在海上生存,好在充足的雨水救了林德曼一命。他在《独自漂流大洋》这本书中记录了这些经历。
  不过,林德曼的经历大约只能代表过去,而今天的高科技已能让人在不携带淡水的情况下在海上生存。最近,美国得克萨斯州立大学和德国马堡菲利普斯大学的科学家研制成功一种指甲盖大小的芯片,利用这枚芯片通过非常简单的方式可实现海水淡化,并且只消耗非常少的能源。这种芯片如若普及,不仅能惠及航海人员,更能为全球上百万人提供安全饮用水。
  海水占地球水资源的97%,是一个巨大的水资源宝库。多年来,科学家一直在开发海水淡化技术,并且取得了不小的成效。目前,世界上有3亿人依赖淡化海水。然而,海水淡化技术通常价格高昂,并且需要消耗大量能源。以膜过滤技术为例,虽然过滤后的水质很好,但滤膜成本高,使用寿命有限。因此,新型海水淡化技术聚焦降低成本、提高效率。芯片技术就是其中之一。
  这款海水淡化芯片利用了海水自带的成分,即带正电的钠离子和带负电的氯离子,在海水到达芯片分岔的微通道时,岔口处的电极可将海水中一小部分氯离子氧化为氯气,当海水流过微通道时,该区域就会形成一个小范围的电。勾缋胱恿飨蚱渲幸桓龇植硗ǖ,被净化的海水则分流至另一个通道。马堡菲利普斯大学的乌尔里希?塔拉雷克教授介绍,这样的一块脱盐芯片可以分离出海水中25%的盐分,而一节普通的电池就可以让整个系统运行起来。对海水进行淡化处理前,只需将海水中颗粒较大的沙石和杂质除去,把几块芯片前后串联,对海水多次淡化后,就能不断提高水的纯度,最终达到饮用水标准。
  虽然地球表面的70%被水覆盖,但是淡水的比例仅占其中不到3%.根据联合国统计,目前世界上仍有10亿人无法获得纯净饮用水,每年约有400万人因缺水而死亡。非洲和亚洲是水资源匮乏地区,同时又是当前世界上人口增长最快的地区,水资源短缺的状况未来将更加恶化。海水淡化是有效解决水资源匮乏的主要方法之一,低成本、低能耗的过滤芯片代表了海水过滤技术最新的发展方向。如果人类能够掌握高效低能耗的海水淡化方法,不仅可以使数亿人的生活质量得到改善,也能大大拓展人类活动的范围。

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