이제 새로운 정수 기술이 있습니다. 탁구 재료를 물 한 통에 넣고 흔들면 물 속의 소금과 기타 불순물을 빨아들여 안전하고 마실 수 있는 물을 정화할 수 있습니다. 깨끗한 물을 넣고 태양 아래 두어 몇 분 동안 햇볕에 쬐어 흔들면 다시 정수하는 데 쓸 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 깨끗한 물, 깨끗한 물, 깨끗한 물, 깨끗한 물, 깨끗한 물, 깨끗한 물)
이것은 "자연" 입니까? 네이처 지속 가능 발전' 잡지 8 월 10 이 발표한 최신 연구. 이 연구는 오스트레일리아 모나쉬 대학교 교수 왕환정 교수가 개발했으며, 이 연구의 첫 번째 저자는 하문대 부교수, 박사 교사 문연이다. 이것은 감광성 MOF 소재 PSP-MIL-53 입니다. 흡착을 통해 바닷물은 30 분 이내에 안전하고 깨끗한 식수로 희석될 수 있으며, 물 부족 지역의 안전한 식수 문제를 해결하여 인류에게 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
정화수는 세계보건기구가 추천하는 기준보다 더 깨끗하다.
MOF 는 단위 표면적이 알려진 모든 재질을 초과하는 다공성 재질입니다. 찻숟가락 부피의 MOF 재료 표면적은 축구장 크기에 해당한다. 반면에 MIL-53 은 특별한 MOF 입니다. PSP 를 추가하면 PSP-MIL-53 이라는 감광성 MOF 재질이 됩니다.
이 연구의 제 1 저자인 샤먼대학교 환경 생태학원 부교수 문연 박사와 왕환정 교수입니다.
킬로그램당 감광성 m of 재료는 40 갤런 (약 65,438+0,565,438+0 리터) 의 식수를 지속적으로 정화할 수 있으며, 그 수질은 세계보건기구가 권장하는 양질의 식수 기준보다 훨씬 깨끗하며, 총 용해 고체 (TDS) 는 500(500ppm 미만) 이다. 세계보건기구의 건의에 따르면 양질의 식수의 총 용해 고체 함량은 백만 분의 600(600ppm) 미만이어야 한다.
위에서 언급한 감광성 MOF 소재의 또 다른 장점은 재활용이 가능하다는 것이다. 왕환정은 홍성신문기자에게 점심때 햇빛이 가장 강할 때 4 분짜리 빛이 흡수된 염분을 씻어 재활용할 수 있다고 말했다. 또한 소금을 씻는 것이 반드시 햇빛에 의지할 필요는 없다. 왕환정 팀도 실험실 조명으로 청소할 수 있지만 시간이 좀 더 길어요. 약 30 분에서 1 시간 정도 걸려요.
이런 재료는 어떻게 설계되었습니까? -응? 먼저 적용한 다음 의식적으로 이 소재를 설계했다. -응? 왕환정은 기자에게 막재료와 나노재료를 여러 분야에서 응용해 왔으며, 물도 여러 해 동안 연구했다고 말했다.
2 년 전 (20 18) 왕환정과 그의 팀은 온도에 민감한 다공성 물질을 설계하여 소금을 흡수한 다음 뜨거운 물로 씻어서 재사용했다. 이번 파격적인 연구는 광반응성 고분자 재료를 다공성 재료에 넣어 빛의 소금 세탁을 실현하는 것이다. 그래서 왕환정이 말했다. 이 연구의 결과는 무엇인가? 그룹에 이렇게 여러 해 동안 쌓은 결과는 당연한 것이다. -응?
효율적인 재료, 에너지 절약, 지속 가능성.
지난 수십 년 동안 과학자들은 인류의 안전한 식수 문제를 해결하기 위해 노력해 왔으며, 효과적인 정수 방법을 개발하는 데 성공했지만, 안정적인 전력 공급이 부족한 일부 지역에서는 에너지 소비 문제로 인해 보급하기 어려웠다.
바닷물과 간수의 담수화와 정화는 깨끗한 담수를 얻는 방법 중 하나이다. 왕환정에 따르면 현재 해수담화나 저농도 소금물 담수화의 대규모 응용은 주로 두 가지 방법, 즉 역삼투막과 열담화를 통해 이뤄지고 있다. 그 중에서도 역삼투막을 사용하는 방법은 에너지 소비가 높고, 환경 친화적이며, 비용이 많이 드는 문제가 있다. 바닷물을 담수로 바꾸는 이런 방법은 전력 소비량이 매우 많아 담수의 40% 만 얻을 수 있다. 효율성면에서 소금의 농도가 높아지면 탈염의 에너지 소비가 커진다. 그 결과, 나머지 60% 의 농축염수가 바다로 되돌려졌다. 농염수의 분산과 역류가 제대로 되지 않으면 주변 해수의 농도가 높아져 주변 해양 생물의 성장에 영향을 미친다.
어둠과 광명의 조건 하에서 흡수되고 씻은 재료는 역행에 근거한다.
게다가, 이런 정수 방식은 대형 설비가 필요하며, 공장 건설 비용은 매우 높다. 멜버른에 있는 이런 해수담화공장은 334 억 호주 달러에 달하는 투자를 하고 있는데, 이 같은 대형 설비와 관련된 정수방식은 후기의 유지 관리 비용이 매우 높다. (윌리엄 셰익스피어, 멜버른, 멜버른, 멜버른, 멜버른, 멜버른, 멜버른)
열해수담수화는 공업상의 또 다른 대규모 응용에도 막대한 에너지를 소비한다.
이 방법들에 비해 감광성 MOF 소재를 사용하여 물을 정화합니까? 장비 없음, 에너지 소비 없음, 유지 보수 비용 절감 -응? 왕환정은 이런 재료가 진정으로 산업화될 수 있다면 일부 사람들의 용수 문제를 해결할 수 있다고 지적했다.
다른 분야에서도 응용잠재력이 있다.
이 연구 성과가 발표되자마자 많은 관심을 불러일으킨 것으로 알려졌다. 왕환정은 홍성신문기자에게 사우디 등 여러 나라가 이미 팀과 연락을 취했고, 일부 외진 지역에 식수 문제가 있는 사람들도 문의를 하러 왔다고 말했다. 왕환정 팀은 최근 미국의 한 작은 섬 주민들로부터 이 자료가 언제 시장에 진출할 수 있는지 물어 고객이 구매할 수 있도록 하는 편지를 받았다.
그러나 실험실의 원리 실험에서 공업용 제품에 이르기까지 또 하나의 과정이 있다. 왕환정은 현재 특허를 신청했다고 말했다. 다음 단계는 무엇입니까? 다른 환경에서 재료의 안정성 및 내구성 시험.
신소재는 실제 응용에서 정화용 물, 물, 소금 외에 다른 불순물이 없는 등 구체적인 문제가 많다. 이러한 불순물이 이 재료의 성능에 영향을 미치는지 여부입니다. 왕 huanting 추정? 문제가 크지 않을까요? 그러나 과학 연구에서 결론을 내야 한다.
또한, 이 감광성 MOF 재료 흡착? 소금? 넓은 의미일 뿐, 실제로는 이온을 흡착할 수 있는 능력이 있다. 인체에 해로운 원소 (수은, 구리 등) 도 이온 형태로 존재하며 원칙적으로 흡수될 수 있지만 흡수할 수 있는 양은 아직 테스트되지 않았다.
재료의 대규모 응용은 어떻게 더 싸게 만들 수 있는지, 그리고 그 비용이 시장에서 받아들여질 수 있는지를 고려해야 한다는 점에 유의해야 한다. 그래서 일반적으로 감광성 MOF 재료는 응용에서 아직 멀었다.
정수뿐만 아니라, 이런 재료는 채굴 등 분야에서도 응용잠재력이 있다. 왕환정은 홍성신문기자에게 자료를 개선함으로써 어떤 이온에 대한 선택적 흡착을 실현해 다른 분야에 적용할 수 있다고 밝혔다. 예를 들어, 광업에서 MOF 재질은 흡착을 통해 리튬을 추출하는 데 사용할 수 있습니다. 광업의 기존 흡착제 중 일부는 흡착 후 화학약품으로 리튬을 씻어내야 하는데, 이 과정은 2 차 오염을 초래할 수 있다. 감광성이나 열 감지 MOF 물질을 흡착하면 청소 과정에서 화학물질을 사용하지 않아 환경 가치가 높고 비용이 저렴합니다.