电力淡化海水 | 科技环境 | DW | 25.08.2012
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科技环境

电力淡化海水

科学家正在研究一种能让海水被饮用的新方法,利用脱盐电池能通过电力去除水中的盐分。

Apparatur zur Meerwasserentsalzung. Copyright: Ruhr-Universität Bochum August, 2012

Apparatur zur Meerwasserentsalzung

(德国之声中文网)到目前为止,一直都是利用机械压力的方法来淡化海水:大型抽水机利用高压膜把海水的盐分挤压出来,这又称作为反渗透过程,海水在半透膜的过滤下,只能透过水分子而不能透过盐分子,虽然淡化效果非常好,但也消耗太多的能量。

电力同样也可以淡化海水,而且估计更节省能源。波鸿大学(Ruhr-Universität Bochum)的青年研究小组负责人法比欧‧拉曼蒂亚(Fabio La Mantia)正进行这项研究:"整体来说就像电池一样。"法比欧解释道:"我们利用电力过滤海水中的钠离子和氯离子。"

海水中的盐和食盐一样由带正电的钠离子和带负电的氯离子所组成。如果给海水通电,钠离子会聚集到负极, 氯离子则聚到正极,这样就可以过滤海水中的盐粒子。

Forscher Fabio La Mantia von der Ruhr-Universität Bochum forscht an einer neuen Art der Meerwasserentsalzung. Copyright: privat August, 2012

波鸿大学(Ruhr-Universität Bochum)的青年研究小组负责人法比欧‧拉曼蒂亚(Fabio La Mantia)

电流淡化目前还不发达

在法比欧‧拉曼蒂亚面前有一个大约四厘米高的玻璃体,通过这个仪器,他可以淡化200微升的海水,也就是五分之一毫升。

科学家利用活性炭组织里的软电极来连接水和电源,并在一厘米宽的面板上涂上适当的电极材料,而电池的正极面就是纯银粒子,它连接水中的氯,产生了氯化银。

电池负极面所涂覆的材料则是钠锰氧化物,利用它的钠粒子来淡化海水。

Forscher Fabio La Mantia von der Ruhr-Universität Bochum forscht an einer neuen Art der Meerwasserentsalzung mit Strom. Elektronenmikroskopische Aufnahme von Natrium-Mangan-Oxid, mit dem er die Elektroden beschichtet. Copyright: Ruhr-Universität Bochum August, 2012

电可以过滤海水中的钠离子和氯离子

拉曼蒂亚的博士阿尔贝托‧巴蒂斯塔(Alberto Battiste)把涂好的面板放入培养皿里,然后用注射器至入海水,再接上正极和负极电源,"这样就可以过滤四分之一的盐分,整个淡化实验需要40分钟,并以电流单位毫安计算。"博士边把资料输入电脑边解释说。

关键在于电极

至今研究员们只能淡化少许的海水,而且相当耗时。而且他们只能去除海水一半的盐分, 所得出的水并不能喝,因为要去除98%的盐分才能当饮用水喝。

拉曼蒂亚认为无法快速和完全地淡化海水是因为电极原料的关系,他解释说:"银会是仪器变慢,因为生成的氯化银阻碍了粒子通电。"钠锰氧化物无法一次在负极里捕获足够的钠,由此也限制了脱盐率:"我们现在正设法解决这项问题。"

改善方法

至今,电流淡化海水的速度和脱盐率都还没有比原来的反渗透过程好,拉曼蒂亚表示:"但这是一个很棒的开始。我相信,将来淡化海水的方法会和反渗透过程一样好,甚至更好。"

虽然这么说,但这位研究员也没有要竞争的意思,他想出两个互补的方法:"我的淡化电池只有在海水盐分很高时才特別有效,而反渗透过程却相反。"

因为如果海水很咸,就必须用很高的压力过滤,而半透膜的过滤孔很容易堵塞, 变脏,需要常常更换,拉曼蒂亚说:"反渗透过程是既耗时又耗钱。"

这位研究员已在考虑,未来要把反渗透过程和他的淡化电池串联起来。电流将会过滤90%的食用盐,而反渗透过程又能再过滤8%的盐分,这样水就可以喝了:"而且仪器的使用壽命会增加10倍,同时也能节源。"

但在此之前仍有很长的一段路,拉曼蒂亚说:"我们的淡化研究现在才刚满一年。"而反渗透过程是几十年就开始使用的过滤法 。"我们把它们当小孩和成人比较,等淡化电池长大之前,我们还要做很多努力。"

作者: Brigitte Osterath 编译: 薇拉

责编: 乐然

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  • 日期 25.08.2012
  • 作者 Brigitte Osterath
  • 关键词 海水 淡化
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