最新的低成本水淨化技術,或許可拯救數以萬計的生命

作者 | 發布日期 2017 年 05 月 31 日 17:00 | 分類 材料 , 環境科學 , 生態保育 follow us in feedly

此刻認真工作或掙扎著擠上捷運的你,可能不覺得喝純淨的水是多麼困難的事,但其實,在這個地球上約有十億人沒有可安全飲用的水。



根據世界銀行資料顯示,當今 88% 疾病是由於飲用不乾淨的水源所導致。

因此,水的淨化和過濾就顯得格外重要。但更讓人悲傷的是,受污染的水源大多集中在發展中國家,平均生活水準不高,過濾器的價格卻十分昂貴。

最近,普林斯頓大學、聯合利華及夏威夷大學的研究人員研究出一種低成本淨化水系統技術,或許會在未來拯救數以億萬計的生命。

這個系統使用二氧化碳(CO2)為過濾顆粒來淨化。

將二氧化碳氣體注入受污染的水,水與氣體混合能暫時改變水的化學性質。化學變化會導致污染顆粒根據電荷移動集中到一側。透過這種遷移,研究人員能夠分解水流並過濾這些懸浮的污染顆粒。

夏威夷大學馬諾阿分校機械工程助理教授 Sangwoo Shin 表示:

你可以用這個方式來清理含有細菌和污垢顆粒的池塘或河流。

研究人員把這個技術論述成文發表在雜誌《Nature Communication》上,介紹如何建立一個比傳統微量過濾系統更有效去除 3 個數量級(1,000 倍)顆粒的實驗室規模過濾器。

該系統耗能較低,瓶裝二氧化碳為唯一的可移動零件(除了負責流量的泵),不會出現堵塞或需要更換的物理過濾器或膜的情況。

▲ 二氧化碳淨化水源示意圖。

二氧化碳是透過偏酸性來改變水的化學性質:酸度意味著當 CO2 溶解在水中時,會產生稱為離子的帶電粒子。這些離子中的帶正電荷氫原子可非常快速透過水溶液移動。

另一個帶負電荷的碳酸氫鹽分子移動較慢一些。離子透過水的運動產生微妙的電場,在水流一側吸引水中的顆粒,使具有相同電極的顆粒都集中到同一側。

因為大多數污染物具有一定量的表面電荷,所以電場是將其從水中壓出的有效途徑。

研究人員的設備利用這種不同顆粒的不同電極以及微妙電場,將污染物吸入流動側,然後將水分解成兩個通道:

一條路徑攜帶含有污染顆粒的水,另一條路保持清水。因為系統沒有使用過濾膜或機械過濾器,所以沒有堵塞問題。研究人員 Howard Stone 表示:

使用可溶性氣體為控制溶液中顆粒的方法可能使用在其他工業,不一定侷限在水過濾領域:我們希望在這項研究中探索的原則也將在其他研究領域產生影響。

二氧化碳為過濾氣體在發展中國家尤其有用,因為不需要定時更換昂貴的過濾器,成本低了非常多。不僅如此,操作也更簡單些,只需要瓶裝二氧化碳即可。

水污染和水資源過濾的問題一直以來都是科學家和產業關注的焦點。譬如 Vestergard Frandsen 公司就做過一根可過濾水的吸管(戶外便攜式淨水器)LifeStraw;

▲ LifeStraw 吸管。

美國的創業公司 Liquidity 也希望利用一款奈米科技支援的杯子可立即過濾污染水源;

而華盛頓聖路易斯大學的研究人員則發現基於石墨烯的生物泡沫板可用來過濾受污染的水。

總之,希望這些技術可以讓地球上每個人都喝到乾淨的水。

(本文由 36Kr 授權轉載;首圖來源:pixabay

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