无需滤膜,用二氧化碳来净化饮水

摘要

饮水净化的一个重要环节是去除水中的泥沙等不溶的颗粒物。直径较大的颗粒可以直接通过静置沉淀的方法去除,但静置沉淀对直径较小的颗粒没有效果,因为这些颗粒由于自身所带电荷的稳定作用,可以长时间悬浮于水中。

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​​​(编译/魏昕宇)

一项最新研究提出了一种不需要滤膜的饮水净化方法,而这一方法的关键竟然是二氧化碳气体。

饮水净化的一个重要环节是去除水中的泥沙等不溶的颗粒物。直径较大的颗粒可以直接通过静置沉淀的方法去除,但静置沉淀对直径较小的颗粒没有效果,因为这些颗粒由于自身所带电荷的稳定作用,可以长时间悬浮于水中。要想将直径较小的颗粒去除,通常要么用滤膜对水进行过滤,要么通过添加絮凝剂的方法让小颗粒聚集成更大的颗粒。

来自美国普林斯顿大学的研究人员想出了一个别具一格的方法。他们向盛有待净化的水的容器的一侧通入二氧化碳气体。由于二氧化碳溶于水生成碳酸,后者部分解离成氢离子和碳酸氢根离子,水中就形成了离子浓度的梯度。这一梯度使得带点的颗粒趋向或者远离通入二氧化碳的方向,从而从水中分离出来。

在证实了这一方法的可行性后,研究人员开发出利用这一方法净化饮水的装置。这一装置采用聚二甲基硅氧烷这种高分子材料制成一根“Y”形水管,这种材料的特点是气体渗透性好。他们将待净化的饮水从管道没有分叉的那一端注入,让水沿着管道流动,并在垂直于水流方向的管道一侧通入二氧化碳。二氧化碳穿过聚二甲基硅氧烷溶解在水中造成离子浓度梯度,从而引起颗粒的运动。当水流进分叉的两根支管时,流入其中一根的水里含有较多的颗粒,而另外一侧的水则得到了净化。

​新型净水技术的原理示意图 (图摘原论文)

研究人员希望通过这一方法开发出能耗更低的饮水净化技术。

报道:https://www.nature.com/articles/n-12279332

论文:https://www.nature.com/articles/ncomms15181​​​​

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