9月16日消息,据ScienceDaily报道,美国罗切斯特大学光学研究所团队在《Light: Science & Applications》发表论文,展示了一种不产生液体浓盐水、无需化学预处理的新型太阳能海水淡化系统,为传统反渗透与热法淡化工艺提供了替代思路。
全球约22亿人缺乏安全管理的饮用水,从加州到中东,越来越多地区依赖海水淡化补充水源。但主流工艺短板明显:反渗透依靠高压把水压过专用脱盐膜,热法蒸馏以热量分离淡水,两者能耗都不低;更棘手的是副产的浓盐水——排放回海洋后会推高局部盐度、降低溶解氧,危害海洋生物。此外进水通常还需化学添加剂预处理。
由光学与物理学教授、罗切斯特大学激光能量学实验室资深科学家Chunlei Guo领衔的这项研究,核心是经飞秒激光处理的黑金属面板。飞秒(千万亿分之一秒)级超快激光脉冲可在金属表面精确构筑微纳结构,使材料近乎完全吸收太阳辐射,同时获得超浸润(superwicking)特性——水在表面快速铺展而非聚成液滴。
工作原理上,每块面板的激光处理活性区牵引一薄层海水流经表面,深色金属吸收几乎全部入射阳光并将水加热蒸发;盐分与溶解矿物留在身后,但并不在蒸发区累积,而是被定向导排至面板两侧未处理区域(被动区)。这一设计直击太阳能淡化的最大痛点:若矿物在活性表面结成硬壳,会阻断水流并最终使系统失效。罗切斯特团队通过把盐分引导至边缘区域,实现长期自清洁运行,同时免去化学预处理与浓盐水排放。
对淡化行业而言,太阳能界面蒸发路线的竞争力取决于单位面积产水量、抗结盐寿命与材料成本三个指标;飞秒激光处理虽然工艺精度高,但可在常温常压下对普通金属加工、无需洁净室,具备规模化潜力。在浓盐水监管趋严、沿海地区水资源缺口扩大的背景下,这种零化学品、零盐水排放的分布式淡化方案,为缺水但日照充足的地区提供了新的技术选项。
(来源:ScienceDaily)