重大突破!哈工大马军院士团队创新成果实现可持续海水淡化
哈工大全媒体(吕东伟文 /图)日前,我校环境学院马军院士团队与阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)赖志平教授团队联合攻关,在膜法水处理技术研究领域取得突破,研究成果以《超高通量纳米多孔石墨烯膜利用低品质热源实现可持续海水淡化》(An Ultrahigh-Flux Nanoporous Graphene Membrane for Sustainable Seawater Desalination using Low-grade Heat)为题发表在《先进材料》(Advanced Materials)上,该工作设计合成了超高通量多孔石墨烯膜并利用低品质热源实现了高效可持续的海水淡化。
全球日益严重的水资源短缺和当前海水淡化技术的高碳足迹促使人们寻求一种低能耗可持续的解决方案。膜蒸馏(MD)利用热量驱动水蒸汽通过膜,获得高品质清洁水,是一项具有重大应用前景的海水淡化技术,同时也是诸多零排放工艺中的关键核心技术。但MD膜通量低是限制该技术广泛应用的主要瓶颈。鉴于此,马军院士团队联合沙特阿卜杜拉国王科技大学赖志平教授团队提出了一种制备超高通量纳米多孔石墨烯膜的新工艺,该过程无需二次打孔和转移过程。所得石墨烯膜为水蒸汽提供了极短且快速的传输路径,比迄今为止报道的MD膜通量高一个数量级、脱盐率大于99.8%,在海水淡化中显示出巨大的应用潜力和优势。
马军院士团队吕东伟副教授和阿卜杜拉国王科技大学周宗尧博士为论文共同第一作者,吕东伟副教授和阿卜杜拉国王科技大学赖志平教授为论文共同通讯作者。该研究工作在马军院士与赖志平教授的共同指导下完成,得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金资助。
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据俄塔斯社2月16日报道,近日中方科学家搞定西方难题,他们研发出新的材料,能够大幅度降低海水淡化的成本,有非常高的应用前景。如果该技术得到完善并能够大规模应用,很多缺水的国家和地区,淡水问题都会得到很大的缓解。中东多国正面临着淡水短缺的问题,他们获得这样的消息后一片欢呼。沙特认为,这样的发明至少能够获得诺贝尔奖。
淡水资源短缺是当前很多国家和地区都面临的问题,如果能够解决水资源短缺的问题,很多地区的经济都能够获得更大的发展。目前的海水淡化技术,存在着能耗太高,成本太高的问题,无法大规模的推广使用。开发一种新的材料,实现能够持续的低成本的海水淡化,成为全球性的难题。近日哈工大的马军院士团队与阿伯杜拉国王科技大学的赖志平教授合作,开发出了能够降低海水淡化成本的材料。新的材料为超高通量多孔石墨烯膜,该材料使用低品质的热源就能够实现海水淡化。相比起传统的膜蒸馏技术,该技术能够极大地降低成本和能耗。
膜蒸馏(MD)技术,是通过加热水,让水蒸气通过膜,获得高质量的纯净水,很有发展前景,但是MD膜的蒸汽通过量很低,能够获得的淡水很有限,限制该技术的推广。新研发出的高通量纳米石墨烯膜材料可以让水蒸气以更快的速度通过,其通量高于MD膜一个数量级,并且脱盐率达到99.8%,技术优势非常的明显。如果该材料能够实现产业化生产,能够大规模的推广,产品的成本有可能会进一步降低,低成本的大规模实现海水淡化完全成文可能。很多国家都能够解决淡水资源短缺的问题。
中东很多国家多石油,但是缺乏淡水资源,甚至出现了淡水比石油价格更高的局面。海水淡化技术一旦成熟,在中东国家就会有非常大的应用前景。这些国家能够解决吃水问题,农业种植问题等,对沙特等国解决民生,促进紧急发展有很大的作用。近些年沙特与中方在不少科技领域展开合作,包括新能源、海水淡化等方面,沙特是在为石油资源枯竭做准备。可以看出,通过双方的合作,也确实促进了科技的发展。中东国家已经开始欢呼,他们看到了解决淡水资源短缺的希望。沙特认为,这个研发成果对解决人类淡水资源短缺问题都有非常重大的意义,至少能够获得诺贝尔奖。
科研工作需要大量的人才和资金投入,西方国家在科技领域长期领先,很重要的原因就是国家比较富裕,有足够的投入。现在中方在科技领域的投入也上来了,可以看到近些年中方在各种研发方面取得了很多重大的成果。有理由相信,中方科研人员能够在更多的领域突破,解决一些之前西方科学家无法解决的问题。