加州大學開發超級海水淡化膜：同步分離鹽和重金屬

時間：2021-04-19 10:05:43 來源：前瞻網 作者：

海水淡化即去除鹽分只是從海洋或廢水中生產飲用水、農業用水或工業用水過程中的一個步驟。無論是在去除鹽之前還是之后，水通常都要經過處理去除對植物有毒的硼，以及對人類有毒的重金屬，如砷和汞。通常，這個過程會留下難以處理的有毒鹽水。

加州大學伯克利分校（University of California, Berkeley）的化學家發現了一種簡化去除有毒金屬的方法。在海水淡化過程中能產生干凈除鹽的水，同時可能捕捉有價值的金屬，如黃金。

這項新技術可以很容易地應用于目前基于膜的電滲析脫鹽過程中，可以去除幾乎100%的這些有毒金屬，生產出純凈的鹽水和純凈水，并隔離有價值的金屬供以后使用或處理。

相關研究論文于4月16日發表在《科學》（Science）上，題為“Ion-capture electrodialysis using multifunctional adsorptive membranes”。

加州大學伯克利分校的研究生Adam Uliana說:“海水淡化或水處理廠通常需要一系列高成本的預處理和后處理系統，所有的水都必須一個接一個地經過這些系統�！薄暗�如今，我們能實現在一個過程中完成幾個步驟，這是一個更有效的過程。基本上，你可以在現有的設置中實現它�！�

加州大學伯克利分校的化學家們合成了一種柔性聚合物膜，就像目前膜分離過程中使用的那樣，但是嵌入的納米粒子可以調節吸收特定的金屬離子例如金或鈾離子。如果要回收金屬，這種膜可以包含單一類型的調諧納米顆粒，如果需要在一個步驟中除去多種污染物，則可以包含幾種不同類型的調諧納米顆粒，每一種都可以吸收不同的金屬或離子化合物。

含有納米粒子的聚合物膜在水中和高溫下非常穩定，而許多其他類型的吸收體，包括大多數金屬有機框架(MOFs)，當嵌入膜中時就不是這樣了。并且，這種膜可以實現重復使用，又凸顯了一大優勢。

研究人員希望能夠對納米顆粒進行調整，以去除其他類型的有毒化學物質，包括一種常見的地下水污染物：多孔芳香骨架材料(PAFs)納米粒子，即多氟烷基物質，這種物質存在于塑料中。他們稱之為“離子捕獲電滲析”（ion-capture electrodialysis）的這項新工藝，也有可能去除核電站廢水中的放射性同位素。

Uliana和加州大學伯克利分校的化學教授Jeffrey Long共同完成了這項研究，證明當聚合物膜被納入基于膜的電滲析系統(其中一個電壓驅動離子通過膜來去除鹽和金屬)和擴散透析(主要用于化學處理)是非常有效的。

當施加電壓驅動水中的離子通過薄膜時，不僅鈉離子與氯離子能夠與水分離，同時嵌在膜上的納米粒子還能夠捕獲金屬及其他有害物質。用不同的基團修飾PAFs分子上的苯環，就能特異性地捕獲不同的物質，十分靈活。

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