石墨烯叕有了新用途，可以将海水转化为饮用水

　　研究人员表示，他们在追求高效的海水淡化过程中，到达了一个重大的转折点，即石墨烯氧化膜可以作为筛子，筛出海水中的盐分。

　　目前的阶段内，该技术仍局限于实验室中，但这向我们演示了或许在某一天，我们能快速、轻松地把我们最丰富的资源之一——海水，转化为我们最稀缺的资源之一——干净的饮用水。

　　来自于英国曼切斯特大学的Rahul Nair所带领的团队表明，这种筛子可以有效地过滤其中的盐分，而该实验的下一步便是将其于已经存在的海水淡化膜进行对比测试。

　　“将有着均匀空隙大小的可伸缩膜缩小到原子的规格，是该实验迈出的最重要的一步，这将会为提高海水淡化技术的效率创造新的可能性，”Nair说道。

　　“这为我们的实验指明了道路，也证实了我们所描述的方法具有现实意义上的可扩性，并且能大规模生产石墨烯膜所需要的尺寸。”

　　长期以来，在过滤以及脱盐的道路上，氧化石墨烯膜都是一个潜力股。但即使许多团队都已经开发出了可以从水中筛出大颗粒物的膜，想要从中除去盐则需要更小的筛子，而这正是科学家们所努力的方向。

　　而其中的一个大问题是，当氧化石墨烯膜浸泡在水中时，它们会膨胀起来，那么盐颗粒就能通过那些膨胀的毛孔。

　　曼彻斯特团队克服了这一点，他们在氧化石墨烯的两侧建造了环氧树脂墙，这样薄膜在水中就不会发胖了。

　　这使得他们能精确地控制膜的孔径，从而生成足够小的孔，最终过滤掉海水中所有常见的盐分。

　　这一成果的关键点在于，当普通的盐溶解在水中时，它们就形成了水分子的“保护壳”。

　　“水分子可以自由行走，氯化钠不行。它需要水分子的帮助，”Nair对来自于BBC的Paul Rincon这样说道。

　　“盐周围所形成的水分子保护壳比通道的大小更大，所以它就不能通过这个通道。”

　　这不仅仅使海水成为能喝的饮用水，同样也使得水分子能快速的通过膜屏障，这就是完美的海水淡化使用方法。

　　“毛细血管的尺寸大约是一纳米，非常接近水分子的大小，这些分子形成了一个很好的互相连接的装置，就像是一列火车，”Nair向Rincon这样解释。

　　“这就使得水运动的速度更快：当管道的尺寸很小时，便会得到以下现象，当用力在一侧推时，因为它们之间连接着氢键，所以另一侧的分子就会快速移动。”

　　当今世界上已经有几家主要的脱盐工厂使用聚合物膜来过滤盐分子，但这个过程仍然是低效且昂贵的，所以研究人员最大的目标就是找到一种能更快、更便宜的方法，来实现这个过程。

　　由于气候变化，未来的我们将会有非常多的海水资源。格陵兰沿海区域的冰盖正在慢慢融化的不归路上徘徊，在2100年将会导致海平面上升3.8厘米（1.5英寸），如果整个格陵兰的冰盖都融化，那么未来几代人将会面临高达7.3米（24英寸）的海洋。

　　但与此同时，世界上很多的地方仍然无法获得大量干净的饮用水，联合国预测，到2015年，世界人口的百分之十四将会面临水荒，而这些国家中的大部分将无法负担起大型海水淡化厂所带来的高昂费用。

　　研究人员现在希望的是将石墨烯作为基础的筛子，在大型工厂中高效的生产出小规模的石墨烯，这样便能更简单地进行海水的转换。

　　在实验中，制造氧化石墨烯比单层石墨更容易且更便宜，这就意味着这项技术大多国家都负担得起，并且能大量生产。

　　“通过物理上层间距的限制，将水分子与离子选择性分离开，这打开了以较低价格合成海水淡化膜的大门”，来自太平洋西北国家实验室的Ram Devanatha这样说道，他没有参与研究，而是在一篇《自然新闻与观点》的文章提到这一事实。

　　“该研究最终的目标是创建一个过滤装置，从而实现输入最少的能量后，便能从海水或废水产生饮用水。”

　　他补充道，研究的下一步将是测试长时间使用时膜的耐久性，以及膜的更换频率。

　　蝌蚪五线谱编译自sciencealert，译者 土豆同学，转载须授权

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