我国太阳能海水淡化取得重大突破！
2023-09-26 21:40
完全依靠自然光，一平方米大小的蒸发器每天能从海水中收集多少淡水——答案是23升，可满足十余名成年人一天饮用所需。记者25日从东北大学获悉，该校和中国科学院金属研究所组成的团队取得重大突破，创造了“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”世界纪录，比原纪录提高近1.5倍，可实现零碳淡化大量海水，拥有极高的应用价值。该研究成果近期已在《自然》杂志在线发表。
用太阳能绿色零碳淡化海水，效率是首要难题。东北大学左良教授团队、秦高梧教授团队与中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队共同研究，发现一种钛金属新材料，拥有良好的吸光效应，吸光率高达96.4%，可将太阳能高效转化成热能，进而大幅提高海水的淡化效率。
“我们将该材料与聚乙烯醇混合，制作出新型蒸发器，创造了单位太阳光照条件下每平方米6.09千克每小时水蒸发速率的世界纪录，而且可实现长时间工作且无盐分析出。”该论文第一作者、东北大学材料科学与工程学院副教授杨波表示，对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。目前常用的海水淡化装置就像筛子，需要在一个反渗透膜上施加约25个大气压，才能把水挤过去，将其他离子留下来，能耗巨大。“我们设计的户外海水淡化和淡水收集装置，在自然光下可实现平均每平方米日收集淡水23升，绿色高效，工作过程零碳排放。这为海水淡化以及工业废水节能处理提供崭新方向，可有效应对水资源短缺问题。”
此外，研究团队还对海水淡化机制进行了深入研究。“实验表明，在阳光照射下，该材料表面的水分子是以‘团簇’形式一起蒸发。不同于传统材料表面，水以单分子模式蒸发，因此效率更高。”杨波表示，这一发现从本质上揭示了该材料高效蒸发的原理，革新了学界对海水蒸发机理的传统认知，为日后设计开发更多光热转换材料提供了新思路。
完全依靠自然光，一平方米大小的蒸发器每天能从海水中收集多少淡水——答案是23升，可满足十余名成年人一天饮用所需。记者9月25日从东北大学获悉，该校和中国科学院金属研究所组成的团队取得重大突破，创造了“无盐分析出的太阳能海水淡化速率”世界纪录，比原纪录提高近1.5倍，可实现零碳淡化大量海水，拥有极高的应用价值。该研究成果近期已在《自然》杂志在线发表。
用太阳能绿色零碳淡化海水，效率是首要难题。东北大学左良教授团队、秦高梧教授团队与中国科学院金属研究所陈星秋研究员团队共同研究，发现一种钛金属新材料，拥有良好的吸光效应，吸光率高达96.4%，可将太阳能高效转化成热能，进而大幅提高海水的淡化效率。
“我们将该材料与聚乙烯醇混合，制作出新型蒸发器，创造了单位太阳光照条件下每平方米6.09千克每小时水蒸发速率的世界纪录，而且可实现长时间工作且无盐分析出。”该论文第一作者、东北大学材料科学与工程学院副教授杨波表示，对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。目前常用的海水淡化装置就像筛子，需要在一个反渗透膜上施加约25个大气压，才能把水挤过去，将其他离子留下来，能耗巨大。“我们设计的户外海水淡化和淡水收集装置，在自然光下可实现平均每平方米日收集淡水23升，绿色高效，工作过程零碳排放。这为海水淡化以及工业废水节能处理提供崭新方向，可有效应对水资源短缺问题。”
此外，研究团队还对海水淡化机制进行了深入研究。“实验表明，在阳光照射下，该材料表面的水分子是以‘团簇’形式一起蒸发。不同于传统材料表面，水以单分子模式蒸发，因此效率更高。”杨波表示，这一发现从本质上揭示了该材料高效蒸发的原理，革新了学界对海水蒸发机理的传统认知，为日后设计开发更多光热转换材料提供了新思路。
光明日报全媒体记者刘勇 通讯员李青坡）
来源：光明日报全媒体记者刘勇 通讯员李青坡
探索未来 | 沙特不缺水
2023-07-25 11:06
广东
来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客
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作为水资源禀赋严重不足的国家，沙特阿拉伯通过发展壮大海水淡化产业，成功摆脱了水资源匮乏的束缚，并以充沛的水资源为依托，不断提出面向未来的社会和城市发展愿景。
在7月15日未来新水务组织召开的“新海淡国家战略专家座谈会”上，“新水务 新海淡”研究组成员，江苏省（宜兴）环保产业技术研究院 院长高嵩以“沙特不缺水”为题，介绍了沙特发展海水淡化的历程。他认为，这或将启发我们围绕着社会发展和城市未来，规划出更新、更完善的水务系统。
本文根据嘉宾发言内容整理。
沙特阿拉伯是阿拉伯半岛最大的国家，也是中东地区面积最大的国家，几乎所有国土面积都位于沙漠地带，但其境内人口约3600万人，已经远远超过了该地区自然资源所能承载的人口极限。人口密集的重要原因之一，是沙特已探明的石油储量高达363.5亿吨，是全世界石油储量的16％。据此，沙特的GDP总量达到了11081亿美元，位居世界第17位，人均GDP约为3.19万美元，进入到了发达国家行列。
在水资源方面，沙特是全球淡水资源最贫瘠的国家之一，其年降水量是100-200毫米，最高区域的温度是54度，由于国土面积内没有一条河流，所以沙特也被称为“无流之国”。
很难想象，在这样的资源禀赋下，这个国家不缺水。而根据《水世界》（Water World）杂志报道，2016年沙特人均日用水量为271升，是全球人均日用水量的近2倍，仅次于美国和加拿大，位居世界第三。这一数据，也是我国2022年人均城乡居民生活用水量（125L/天）的两倍多。
沙特的水资源从哪里来？从其一系列谋划布局中，我们可以看到大致发展历程：上世纪80年代起，沙特在全国各地建造了200多个水坝，用来截留降雨。但于降雨稀少，蒸发量大，这种搜集地表水的方式只能提供总用水量的10%。为弥补巨大的用水缺口，沙特的早期做法是大量抽取地下水，这一水源在高峰时期占到总供水量的40%，也不可避免地迅速面临枯竭，难以持续。
真正成为沙特主流水脉的方式是海水淡化。值得一提的是，沙特靠着阿拉伯海，是临海国家。从90年代起，沙特开始大力发展海水淡化事业。从当前成果来看，沙特已发展成为世界最大海水淡化国，2020年日产能突破560万吨 ，占世界海水淡化量的20%；国有的沙特海水淡化公司（SWCC）旗下拥有近40座海水淡化厂，通过5000公里长的管道向城市输水，是全球规模最大的海淡公司。靠着这样大体量的海水淡化能力，从根本上解决了沙特人口的饮用水问题，以及一部分的工业用水问题，支撑了社会的发展。
主要海水淡化大国规模对比
60万吨/日的沙特拉比格三期项目，创单机产水量吉尼斯世界纪录
近年，沙特还有一项较为“出圈”的举动，是在2016年宣布了一项全面而雄心勃勃的“2030碳中和”愿景，主要工作计划包括经济、社会、教育、卫生、科技等方面。其中有一些非常重要的专项规划——包括吸收式海水淡化厂、利用太阳能的海水淡化项目，旨在利用新能源来降低海水淡化的总能耗。
对此，沙特还提出了五大目标，一是成为太阳能海水淡化的全球领导者；二是减少对沙特石油资源的需求，逐步实现石油资源和海水淡化的脱钩；三是通过整体运营优化来降低海水淡化成本；四是减少有害物质的排放；五是在培育本土化的海水淡化关键技术，包括反渗透、光伏、纳米除尘等。
AlKhafji海水淡化厂是相关规划的重点项目。该厂净水生产能力为60000吨/天，最高产量为90000吨/天，采用阿卜杜勒-阿齐兹国王科技城开发的反渗透技术，由太阳能光伏发电提供电力（10兆瓦/天）。
沙特阿拉伯的盐水转化公司（SWCC）还创造了世界上能耗最低的海水淡化厂。位于Jubail市的ProfMaster 5000吨/日移动式海水淡化厂采用了环保型反渗透（RO）技术，从而降低了总耗电量。吨水电耗2.27度，成本约0.34美元/吨（人民币约2.43元/吨）。
在沙特推出的面向未来的“line City计划”中，海水淡化也是必不可少的一环。根据“line City计划”，将在沙漠地带建设一个仅200米宽、横跨沙漠170公里的线性城市。其中，包含经过精心设计的、极具未来感的水基础设施系统。
根据Line City开发公司NEOM介绍，未来的海水淡化将完全以可再生能源为动力，并将过程中留下的盐水进行资源化再利用，提取高价值化学品和矿物。此外，为了保护海洋生态系统，致力于打造全集成资源回收型海水处理体系 (FIRrST)——规模之大，为世界首例。将回收100%的废水并用于灌溉，从废水和生物固体中回收所有资源，并从中采集纤维素、营养物质、砂砾和沼气，将这些资源用于景观美化、农业及建筑领域，并缓解能源需求。
目前来看，沙特对于的布局思路是：一方面，继续增加供给量。即便其国内人均用水量已经是全球平均水平的两倍，但还在不断增加未来的海水淡化的供给量，坚决不动用已经恢复丰足的地下水资源；另一方面，结合海水淡化现有问题及未来方向，利用各种新技术去解决问题、满足未来规划需求。整理这些资料的过程中，我们也收到很大的启发。在这样一个禀赋不足的国家里，不断地用技术去解决实际生存问题，提供充沛水资源量，并不断提出面向未来的社会愿景和城市愿景。这也或将启发我们围绕着社会发展和城市未来，规划出更新、更完善的水务系统。我想，更新的水务系统一定是包含海水淡化、资源循环等功能区块的系统集成。
致谢：
感谢国际水协会(IWA) 战略和发展总监李涛博士的指导帮助。
资料来源：
沙特阿拉伯2030愿景
廉价海水淡化进展：太阳能脱盐新技术突破关键障碍 效率更高成本更低
财联社2022-02-18 15:32
财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，据估计，三分之二的人口受到缺水的影响，而发展中国家的许多地区同时还面临着缺乏可靠电力的问题。因此，更多的研究努力集中在利用太阳能淡化海水或微咸水的方法上。然而，许多研究工作都遇到了由盐沉积引起的设备污垢问题，这往往增加了咸水淡化的复杂性和成本。
现在，麻省理工学院（MIT）和中国的一组研究人员想出了一个解决盐沉积问题的办法。他们开发了一种脱盐系统，这种系统比以前的太阳能脱盐方法效率更高，成本更低。这一过程也可以用于处理被污染的废水或产生用于消毒医疗器械的蒸汽。所有这些都不需要任何能源，除了阳光本身。
这一研究成果已于近期被发表在了《自然通讯》杂志上。据悉，许多太阳能海水淡化系统的尝试都是依靠某种芯子来吸引盐水通过设备，但这些芯子很容易受到盐分积累的影响，而且相对难以清洗，进而影响其使用寿命。因此，该团队专注于开发一个无芯系统。
其结果是一个分层系统，顶部的深色材料吸收太阳的热量，然后在有孔的材料层上面有一层薄薄的水，位于一个深的盐水库（如水箱或池塘）上面。经过仔细的计算和实验，研究人员确定了钻过穿孔材料的孔的最佳尺寸，在他们的测试中，这些孔是由聚氨酯制成的。这些孔的直径为2.5毫米，可以用常见的水刀轻易地制造出来。
据称，这些洞足够大，可以在较暖的上层水体和较冷的下层水体之间形成自然对流循环。这种循环自然地把盐从上面的薄层吸到下面更大的水体中，在那里盐会被很好地稀释，不再是问题。
根据研究人员的说法，这就像热空气上升，冷空气下降一样，自然对流驱动这个装置的脱盐过程。蒸发发生在最顶部的界面上。由于盐的存在，最上层界面的水密度较高，底层界面的水密度较低。所以，这是这种自然对流的原始驱动力，因为顶部的更高密度驱动盐液体下降。”从系统顶部蒸发的水可以收集到冷凝表面，提供纯净的淡水。
研究人员表示，这个系统的优点是高性能和可靠的操作，特别是在极端条件下，实际上可以用接近饱和的盐水工作。而这意味着它对废水处理也非常有用。
此外，他们还说，目前有关太阳能脱盐技术的许多工作都集中在新型材料上。但在这个案例中，研究人员使用的是真正的低成本，几乎是家用材料。其中关键是分析和理解驱动这个完全被动系统的对流，这是第一个在没有吸水结构的情况下做到海水淡化系统。
休斯顿大学化学和生物分子工程教授Hadi Ghasemi说，这种新方法“为高盐度溶液的脱盐提供了一种有前途的、有效的途径，并可能成为太阳能海水脱盐的游戏规则改变者。”他并没有参与这项工作，并补充说，“不过还需要进一步的工作来评估这一概念在大环境和长期的情况下。”
到目前为止，该团队已经使用小型台式设备验证了这个概念，因此下一步将开始扩展到具有实际应用的设备。他们说，根据他们的计算，一个只有1平方米收集面积的系统应该足以提供一个家庭的日常饮用水需求。根据研究人员的计算，一平方米的设备所需的材料只需要大约4美元。
研究人员表示，他们的测试设备运行了一个星期，没有任何盐积累的迹象。而且这个设备非常稳定。他们说，“即使我们施加一些极端的扰动，比如海水或湖面上的波浪，它也可以很快恢复到原来的平衡位置”。
研究人员认为，在未来几年内将这种实验室规模的概念证明转化为可操作的商业设备，并提高整体产水率应该是可能的。第一个应用可能是在远离电网的偏远地区提供安全用水，或在飓风、地震或其他正常供水中断后用于救灾。
他们还补充说，“如果我们能把阳光集中一点，我们就可以用这种被动式装置产生高温蒸汽，对电网以外的农村地区进行医疗消毒。我们认为真正的机会在发展中国家，这是短期内最有可能产生影响的地方，因为设计的简单性。”
成本低、效率高！科学家用全新太阳能海水淡化技术生产饮用水
科创板日报2021-04-29 15:19
财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，据报道，近期已有科学家开发了一种低成本、高效率的技术，利用太阳能去除海水中的盐分，从而生产出安全的饮用水。
在美国物理联合会（American Institute of Physics，简称AIP）出版的最新一期科学期刊《AIP研究进展》（AIP Advances）中，大连海事大学的科学家报告他们已开发出一种以太阳能为动力的高效海水淡化装置。
尽管地球上有大量的水，但大部分都是不可饮用的海水。淡水仅占总量的2.5%左右，因此世界上很多地方都面临着严重的水资源短缺，例如中东和非洲等地区急需成本低廉的海外淡化技术。
具体而言，这套新设备包括一个含钛层，由TiNO或氮化钛氧化物组成，能够吸收太阳能。TiNO被沉积在一种特殊的纸和泡沫上，使太阳能吸收器漂浮在海水上。当阳光照射到钛层时，它会迅速加热并使水汽化。通过将该装置放置在一个带有倾斜石英屋顶的透明容器中，可以冷凝并收集水蒸气，从而产生大量的淡水。
“在太阳能领域，TiNO是一种常见的商业太阳能吸收涂层，广泛用于太阳能热水系统和光伏装置中，”作者Chao Chang说，“它具有较高的太阳能吸收率和较低的热辐射率，可以有效地将太阳能转化为热能。”
研究人员开发了一种利用磁控溅射技术沉积TiNO层的方法。他们使用了一种特殊类型的高渗透性的纸，称为Airlaid纸，作为吸水材料从海水水库供水。Airlaid纸是由木质纤维制成的，通常用于一次性尿布。
蒸发装置包括三个部分：顶部的TiNO层、热绝缘体，以及底部的Airlaid纸。隔热层是聚乙烯泡沫，它有许多充满空气的孔隙，可以捕获热量，使多层装置漂浮在海水水库的顶部，最大限度地减少对周围环境的热量损失。
研究人员表示，“用作TiNO太阳能吸收器基材的多孔气垫纸可以重复使用和回收30次以上。”
另一方面，TiNO表面的盐沉淀可能会影响效率，但研究人员发现，即使时间很长，表面也没有形成盐层。他们认为，这种纸垫的多孔性可以吸走可能在表面形成的盐分，使其回到了海水库中。
普通海水的盐度是每升超过75000毫克的盐。普通饮用水的盐度约为每升200毫克。海水淡化装置能够将海水的盐度降低到每升2毫克以下。不仅如此，这种海水淡化技术成本低、效率高、不结垢，这表明它有潜力帮助解决世界淡水短缺问题。
海水淡化新突破！新工艺利用太阳能转海水为饮用水仅需30分钟
科创板日报2020-08-11 16:57
财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，获得清洁、安全的饮用水是人类生存的必要条件，可令人担忧的是，世界上许多地方并没有达到这一要求。但一项于8月10日被刊登在国际知名学术杂志《自然》的子刊《自然-可持续发展》（Nature Sustainability）期刊上的新研究或可改变这一局面。
据悉，一个由澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）领导的国际研究团队研发了一种金属有机框架材料 （MOF），能够在太阳的帮助下过滤海水中的污染物，每天产生大量的淡水，而且比其他方法使用更少的能源。
MOF是一种多孔材料，其组成的结晶材料拥有超过任何已知材料的最大表面积，是捕获分子和粒子的理想材料。在这种背景下，该研究小组开发了一种名为PSP-MIL-53的新型MOF，并将其用于捕获咸水和海水中的盐和杂质。当这种材料被放入水中时，它会选择性地将离子从液体中抽出，并将它们保留在其表面。在30分钟内，MOF能够将水中的溶解性总固体（TDS）从2233 ppm降低到500 ppm以下。这远远低于世界卫生组织建议的600 ppm的安全饮用水标准。
研究表明，每天每公斤新型MOF能够生产多达139.5升的淡水，而且消耗的能量极少。而一旦MOF中的颗粒被“完全装载”，它们就可以被迅速清洗，很容易重复使用。只需将其放置在阳光下，在短短四分钟内它就可以释放出捕获的盐分。
尽管目前使用或开发中的海水淡化系统并不少，但该研究团队表示，这种新型MOF比其他技术的作用速度更快，而且在整个循环过程中需要的能量更少。该研究的主要作者、蒙纳士大学工学院副院长王焕廷（Huanting Wang）教授表示，该研究开创了一个新的方向，能够帮助人们节能而可持续地淡化和净化水源。
王焕廷表示，“海水淡化技术已被广泛用于处理全球水资源短缺加剧的问题。但通过蒸发的热法脱盐过程是能源密集型的，而其他技术，如反渗透，也有很多缺点，包括高能耗、膜清洗和脱氯中的化学品使用。”
“阳光是地球上最丰富的可再生能源。通过利用阳光进行再生，我们开发了一种基于吸附剂的新型海水淡化工艺，提供了一种节能且环境可持续的解决方案。”他说。
纳米黑金 给它一束阳光，还你一方净水
环球网2019-06-28 08:50
移动水堡模型图示
光蒸馏过程（左图）与界面加热技术（右图）
科技汇
只要有太阳，就能淡化海水、净化污水；从可见光到红外光，像黑洞般“遇”光就吸收，光吸收效率达99%、光热转化效率高达90%以上，水净化效率领先全球……
记者近日从南京大学获悉，该校朱嘉教授团队研发成功的一种 “纳米黑金”材料，目前正在江苏沿海某县建设500吨级海水淡化生产线，使用该技术后，海水淡化前后盐度降低4个数量级，产水速度快、产水质量高、适用于各种水质，并且不需要其它能耗，只需太阳能即可。
在南京大学现代工程与应用科学学院实验室里，记者看到了这款纳米材料做成的斗笠状、直径60厘米的便携式太阳能海水净化装置——移动水堡。把它放在污水表面，太阳照射后，纳米材料吸收阳光并转化为热能，产生水蒸气，蒸馏得到的纯净水顺着斗笠壁收集到净水袋中。在夏天光照好时，每平方米每小时就能收集净水1升，远超市面上同类产品。
支撑这套装置背后的核心技术叫作“纳米黑金”。这项技术的发明人是南京大学朱嘉教授带领的科研团队。团队实验中意外出现了一面金色一面黑色的材料，经过半年的反复实验论证，团队发现了世界上吸收光能力最强的纳米金属材料。此材料是一种光吸收波段宽（400nm—10μm）、光吸收效率高（>99%）、光热转换效率高（>90%）的吸收体。
有统计数据显示，到2030年，我国沿海地区淡水资源缺口将达到214亿立方米/年。这相当于河北省一年的用水总量。海水淡化无疑将成为沿海缺水地区的重要选择。光热海水淡化技术的特点就是不需要外部能量输入，只需要太阳能，能耗低、成本低、多种水质都适用。
朱嘉介绍说，纳米黑金强大的光热转换能力，特别适合用于太阳能海水淡化、污水净化，经过严格检测，净化后水质可达到世界卫生组织和我国饮用水标准。如果这种材料被广泛应用，不仅不用建大型水处理厂，不造成能源消耗，还能把传统的太阳能转化效率翻倍提高，让高效太阳能海水淡化的产业化成为可能。
世界顶级学术期刊《科学》专门报道称，“这项新的水纯化技术可以为世界解渴”。越南、巴基斯坦等国的机构也纷纷寄来需求信咨询，朱嘉也因此作为科技先锋，入选麻省理工科技评论评出的全球35名35岁以下创新者榜。
今年4月，他的团队在第47届日内瓦国际发明展上捧回特别嘉许金奖。
目前，该团队已开发大规模生产工艺，可被广泛用于海滩晒盐、印染污水处理、采油采气废水处理等多个水处理相关领域。
俄开发出太阳能淡化海水简便方法
人民资讯2021-08-17 00:00
「本文来源：科技日报」
创新连线·俄罗斯
俄罗斯乌拉尔联邦大学开发出一种新的海水淡化技术，可大大降低淡化成本，并使生产规模翻两番。相关研究结果发表在《热工程案例研究》杂志上。
联合国数据显示，全球超40%的人口遭遇缺水问题：7亿多人无法获得干净水，超17亿生活在河流流域的人需要额外淡水水源。
目前最普遍且最简单的海水淡化方法之一是依靠太阳能对水进行蒸馏。乌拉尔联邦大学开发出一种混合技术，用旋转空心筒和太阳能集热器来提高太阳能蒸馏器的蒸发效率。
乌拉尔联邦大学核电站和可再生能源教研室主任谢尔盖·谢克列宁说，新的海水淡化技术是利用太阳能蒸馏器内的旋转空心筒来加速容器中水的蒸发，空心筒内外表面会形成薄水层，水层随着每次转动不断更新。为提高空心筒下面的水温，新技术中采用了太阳能集热器。他称，实验过程中，太阳能蒸馏器空心筒的转速为0.5转/分。这种强度和时间足以使空心筒表面的薄水层蒸发。实验在叶卡捷琳堡进行，用时数月，证明了新装置的高效和可靠。此外，相对高强度的光照和低温的环境也可提高蒸馏器的生产效率。
新华社北京６月２２日电 一层添加了纳米粒子的聚合物材料，能让海水淡化滤膜具备吸收阳光、自行加热海水的功能，使淡化过程无须用电。
美国赖斯大学研究人员在新一期美国《国家科学院学报》上报告说，这是该校纳米技术水处理中心第一项重大创新，结合了膜蒸馏技术与纳米光子学。
膜蒸馏是当前主要的海水淡化方案之一，它利用微孔膜的特殊性质，使加热的海水在膜的一侧产生水蒸气，通过滤膜后冷凝成淡水。由于无须把海水加热到沸腾的程度，膜蒸馏的能耗比传统的热蒸馏要低，但仍然很可观。
研究人员利用市面上普通的纳米炭黑粒子，结合多孔聚合物研制出一层特殊材料，放置在滤膜表面。这层材料能吸收８０％的阳光能量，只通过太阳能就可以加热海水、产生水蒸气。
添加了特殊材料层的滤膜厚约几毫米。研究人员说，如果用聚光手段，每平方米滤膜每小时可生产６升淡水。他们计划开发出模块化的装置，使用户能便捷地根据实际需求搭建规模合适的淡化设施。
工业之美｜这种新型装置，让海水晒晒太阳就能变成淡水
界面新闻2019-11-25 12:06
记者 | 徐宁1
地球表面71%的面积被海洋占据，但海水无法直接作为人类的生活用水。
太阳能光热蒸发技术是实现海水淡化的主要方法之一，但传统的光热转化材料制备复杂、成本高、稳定性低。
据《浙江日报》日前报道，中国科学院宁波工业技术研究院智能高分子材料团队陈涛研究员课题组，研发出了一种新型海水淡化装置，且这一研究成果已刊登在SolarRRL期刊上。
SolarRRL是Advanced Material期刊的子刊。Advanced Material是工程与计算大学科、材料与化学大领域的顶尖期刊。
该新型海水淡化装置呈三维仿生树状结构，课题组技术负责人肖鹏把它称之为“蒸腾树”。它通过模拟植物吸水、蒸腾和冷凝的过程，利用光照促使表面水份蒸发，从而将吸收的海水转化为纯净水。
实验中，将“蒸腾树”放置在盛有海水的大杯里，外部套上塑料容器，在有光照的条件下，塑料容器内壁陆续附着上小水珠，然后滴落到底部的容器中，形成纯净水。
“蒸腾树”模型。图片来源：SolarRRL“蒸腾树”主要由三部分构成，包括作为光吸收剂的CP基叶子、用于输水/隔热的纸基茎和用于抽水的纸基根。
CP基叶子可以经受强度较大的弯曲，且折叠过程中不出现明显的断裂。经课题组研究人员测试发现，叠加四层的CP基叶子可以吸收近95%的紫外线、96%的可见光和90%的红外太阳辐射。
光照后，CP基叶子表面的温度可在2分钟内迅速升高至75℃，水分蒸发后，收集到的清水符合世界卫生组织的饮用水标准。
CP基叶子、纸基茎和纸基根这三部分，都主要由高分子材料聚吡咯棉布制成。
聚吡咯是一种轻质高效的光热转换材料，将其覆盖在普通棉织物表面上，可使棉布具有吸水快、蒸发性强等特性，同时该棉布可洗可缝、能重复利用，制作成本较低。
实验室数据表明，由该材料制成的“蒸腾树”可将日常水体的蒸腾速率提升3.5倍以上。1平方米“蒸腾树”7小时可淡化海水超过5千克，能够满足三个普通成年人一天的饮水需求。
“蒸腾树”的应用材料及原理。图片来源：SolarRRL由于聚吡咯棉布具有强大的纤维结构，它可将地下水从纸根持续抽取到叶片表面。因此，该装置除了可以淡化海水外，还可以从沙子等固体基质中提取水分。
这意味着，这种装置在诸如水蒸馏、污水处理，以及在某些沙漠或沼泽条件下的极端水提取场景中，具有巨大的应用潜力。
肖鹏向《浙江日报》表示，这种新型装置本身几乎不耗能，生产加工成本也低，应用前景十分广阔。
据联合国新发布的《世界水发展报告》显示，全球用水量已达到一个世纪前的六倍，预计2050年还将增加20%至50%。
未来，海水淡化将成为化解水资源短缺的重要途径之一。这也成为众多科学人员的研究领域。
上海交通大学的赵斌元副教授课题组与伦敦城市大学乔治丹尼斯助理教授吴卫平博士课题组、牛津大学材料系Robert Bradley教授合作，还研制出了一种太阳能风能海水淡化装置。
地质聚合物介孔碳复合结构用于光热海水蒸发设计示意图。图片来源：上海交通大学材料科学与工程学院该装置以地质聚合物和生物质介孔碳复合材料为基础。核心是利用大孔结构的地质聚合物进行水传导，再用生物质介孔碳复合材料吸收太阳能。生物质介孔碳主要由生物质秸秆制成。
最后再利用微弱的风能，在蒸发层上方快速形成蒸汽负压，加速水蒸气的蒸发和逃逸。
通过这两种环保材料的组合，该光热蒸发装置在一个标准太阳光照射、3m/s的风速下，每平方米每小时可获得7.55升淡水。