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新太阳能技能可大批临盆饮用水

被称为“太阳能蒸馏器”的罐式设备可以或许利用太阳光蒸发脏水或咸水,并将蒸汽固结成平安的饮用水。但是大而昂贵的蒸馏器只能为一个小家庭供给足够的水。如今,研究职员已经开拓出一种新资料,可以或许加快蒸发过程,使小型太阳能蒸馏器可以或许供给一个家庭所需的全体饮用水。如果这项技能被证明足够便宜,它将可以或许为数百万贫苦生齿供给干净的饮用水。

结合国儿童基金会的数据显示,目前全球有7.83亿人,即接近1/10的生齿无法获得这种效劳。这些人天天花费算计两亿小时从遥远的水源取水。尽管目前已有净化污水和淡化海水的技能,但这些技能通常必要昂贵的根底举措措施和大批能源,而这让很多社区无法承受。

近来,研究职员不停努力于将太阳能蒸馏器进级为一种廉价、低技能含量的替代品。传统的蒸馏器不过是一个装满水的黑底容器,顶部是透明的玻璃或塑料盖。黑色的底部接收阳光,加热水,使其蒸发,并留下净化物。然后水蒸气固结在透明的覆盖物上,最终慢慢进入一个收集器。

但是,因为太阳光必需在蒸发开端前加热全体体积的水,导致水的输入量很低。商业上可用的版本每平方米的覆盖面积每小时发生约0.3升水(L/h/m2)。一小我天天必要大约3升的饮用水。为一个小家庭供给足够的饮用水大约必要5平方米阁下的面积。实践上,在这种装配的最佳运行状况下,只能发生1.6 L/h/m2。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校资料迷信家Guihua Yu和他的共事最近申报了一种绕过这一极限的新办法。它包含水凝胶,和构成一个三维多孔吸水收集的聚合物混合物。

Yu和共事用两种聚合物—— 一种叫做聚乙烯醇(PVA)的水结合聚合物,另外一种叫做聚吡咯(PPy)的光接收剂——制成为了一种凝胶状海绵,然后把它咱们放在一个太阳能蒸馏器的水面上。

在凝胶内部,一层水分子与PVA慎密结合,每一层水分子都构成多个化学键,称为氢键。但因为它咱们的大部分键合能力都与PVA无关,结合水分子只能松散地与附近的其余水分子结合,最终构成为了Yu所说的“中央水”。

因为中央水分子与相邻水分子之间的化学键更少,所以它咱们比通俗水更容易蒸发。在这种环境下,它咱们会立刻被蒸馏器中的其余水分子所取代。

应用这种技能,Yu的太阳能蒸馏器可以或许发生3.2 L/h/m2的水,这是实践极限值的两倍。Yu的团队去年曾在《自然—纳米技能》杂志上申报了这一研究效果。

如今,Yu和他的共事已经研制了一种更好的水凝胶。这种水凝胶与第三种聚合物壳聚糖混合,后者可以或许强烈接收水。在混合物中加入壳聚糖可以或许构成一种凝胶,可以或许容纳更多的水,从而增长了中央水的数目。

研究职员6月28日在《迷信进展》杂志上申报称,应用这种新型水凝胶蒸馏水的太阳能蒸馏器可以或许以3.6 L/h/m2的速率工作,这是迄今报导的最高速率,大约是目前市面上同类产品的12倍。

“这是一个极好的动身点。”沙特阿拉伯图瓦尔阿卜杜拉国王科技大学环境工程师Peng Wang说。Wang指出,在如许高的产水率下,1平方米的太阳能蒸馏器可以或许天天临盆大约30升干净饮用水,足够一个小家庭应用。

他说,更好的是,水凝胶中的统统3种聚合物都是商用的,而且价钱便宜。这意味着,如果应用这些聚合物的蒸馏器足够坚固,它咱们可以或许为那些最必要的人供给干净的饮用水。

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