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石墨烯再显神通!海水淡化技术取得重要突破

时间:2023-08-17来源:浩瀚体育浏览次数:1

  淡水是人类和其他生命赖以生存的最宝贵的资源之一,但由于人口增长,气候平均状态随时间的变化,和水污染,它的可用性越来越低。尽管有丰富的海水作为替代水资源,海水淡化通常受到生产率低、能耗相对高的限制。膜基海水淡化技术包括最先进的反渗透(RO)技术,已被证明比热脱盐方法更有效。传统的聚合反渗透膜任旧存在这样的缺陷,如污垢阻力低,选择性差,抗污稳定性低,抗化学/热降解差。因此,寻找和探索具有更加好的渗透性,选择性,化学稳定性,并能同时抗污的新材料一直是科学家们不断努力的方向。新型三种类型膜在解决水渗透性和选择性的问题上已显示出巨大的潜力,它们是超薄的纳米孔膜,如多孔石墨烯、人工水膜通道,如碳纳米管(CNTs)和层堆叠带有二维水通道的膜,包括氧化石墨烯(GO)和二硫化钼。

  理论上,原子厚度的膜可以导致很高透水率,由于水通量与膜厚度成反比关系,在这些材料中,石墨烯材料表现出耐污性、耐降解性、超高机械性能、抗撕裂的强度,可调的小孔隙尺寸,可调的渗透率,化学稳定性和可伸缩的合成方法,这可能会带来具有成本效益的生产。由于这些优势,石墨烯基膜被认为是用于下一代海水淡化系统很有前景的候选者。然而,纳米多孔石墨烯在海水中的应用仍处于研究阶段,由于很难在单层上钻取半径均小于0.45 nm的无缺陷亚纳米孔而脱盐。造成这样的一种情况的根本原因是需要均匀的亚纳米级孔径的孔隙分布,这决定了孔径的大小对纳米多孔石墨烯的选择性,对其提出了严峻的挑战,纳米孔膜的制备是重要的条件,这阻碍了多孔石墨烯膜技术的大规模应用。但众多分离膜仍存在渗透性与脱盐率的矛盾问题,即要想达到高脱盐率,往往要牺牲水渗透性,难以实现两全其美,这样的一个问题也一直困扰着科学家们。

  膜的选择性依赖于膜的渗透性和选择性之间的矛盾,决定了膜分离技术的发展。近日,江苏大学和美国加州大学伯克利分校等单位的研究人员(张忠强、李少凡、丁建宁等)发现了一个以前未知的机制,使用有孔的旋转纳米多孔石墨烯膜时打破了渗透性和选择性间的矛盾,根据结果得出,旋转石墨烯膜具有几乎100%的盐排斥率,即使孔隙尺寸大于水合离子,且表面在液体/石墨烯界面滑移,旋转膜可同时实现超选择性和前所未有的高渗透率。作者提出了“时间选择性”的概念,将非传统选择性归结于离子通过孔的穿透时间和离子滑过孔所需的旁路时间的差异。新发现的时间选择性克服了孔隙大小的限制,提出了一种新的理论,为设计高性能膜奠定了基础。这项研究工作以“Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal ivity that breaks the permeability-ivity trade-off”为题发表在顶级期刊《Science Advances》上。

  综上所述,在本研究中作者报道了一个新的概念,采用滑移诱导的时间选择性脱盐分离机制,打破了渗透性-选择性矛盾,而没有严格依赖于小而均匀的孔隙尺寸。此外,通过调节孔隙度、膜的厚度和旋转速度能获得所需的渗透率和选择性。这项工作为设计高效反渗透脱盐装置打开了一扇新的大门,引发了旋转/剪切膜的理论和实验研究的蓬勃发展,进一步革新了下一代海水淡化系统的设计以及水净化技术。

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  摘要本发明提供的一种风冷式太阳能海水淡化装置,将冷凝面设置在加热面蒸发面上方,海水蒸发冷凝过程成为自发过程。利用烟囱效应解决蒸汽冷凝问题。风冷技术措施加速海水蒸发冷凝。海水管将海水从装置外输运到光热转换单元。光热转换单元将太阳能转换成热能并产生蒸汽。蒸汽管将蒸汽从光热转换单元输运

  近日,碧水源旗下的北京碧水源分离膜科技有限公司再次中标舟山六横海水淡化厂换膜项目,这是继去年首批碧水源自主研制的海水淡化反渗透膜在该项目投入到正常的使用中并验证了性能堪比进口产品后,双方的再次携手合作,将对我国沿海缺水城市生产“生命之水”的能源成本控制起到示范性作用。舟山作为国家海水淡化产

  7月13日,中国电建所属山东电建三公司与ACWAPower签订沙特拉比格四期海水淡化项目。这是中国电建在沙特继拉比格三期,朱拜勒二期、3A海水淡化、3B海水淡化工程后,签订的第5个大型海水淡化项目。项目位于沙特红海沿岸拉比格市,采用100%反渗透海水淡化技术,日产水量60万立方米,主要为圣城麦地那供水

  北极星水处理网获悉,7月3日,水利部官网发布《水利部国家发展改革委关于加强非常规水源配置利用的指导意见》,提出到2025年,全国非常规水源利用量超过170亿立方米;地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上,黄河流域中下游力争达到30%,京津冀地区达到35%以上;具备条件的地区集蓄雨水、海水及海

  摘要:本发明提供的一种固液分离的太阳能海水淡化装置,整合顶置加热面太阳能蒸发技术和新型热法海水淡化技术,开创了太阳能海水淡化蒸汽冷凝热回收利用新技术。光热转换单元采用减压蒸发技术,能尽可能多地制得蒸汽,提高太阳能利用率。固液分离的海水淡化装置能最大限度回收利用蒸汽冷凝热,解决了现

  导言:加拿大OceanSupercluster(OCC)组织近期开展了突破性项目研究,该项目可以彻底改变我们生产淡水的方式。“OnekaGlacier可持续波浪能海水淡化”项目由清洁技术公司OnekaTechnologies牵头,共耗资1400万美元,计划利用海洋能量为全球水资源短缺问题提供一种环保解决方案。通过改造现有波浪能海水

  6月14日,中国能建葛洲坝生态环保公司党委书记、董事长杨贞武与北京碧水源科技股份有限公司执行总裁戴日成会谈,双方就进一步深化合作深入交流并达成广泛共识。杨贞武介绍了葛洲坝生态环保公司发展的策略、主营业务等情况。他表示,公司聚焦中国能建能源网、交通网、数字网、水网、生态网、产业网、文化

  今年1月,世界气象组织(WMO)发布了首份《全球水资源状况》报告,报告直击全球水资源紧缺问题。目前,36亿人每年至少有一个月面临用水不足的问题,预计到2050年这一数字将增加到50亿以上。面临如此缺水的局面,生活用水、工业用水将如何得到一定效果保障?对此,科学家将目光聚焦海水淡化技术的研发与创新

  近日,由中国电建EPC总承包的沙特朱拜勒3A海水淡化项目举行完工庆典。该项目可满足300万人饮水需要,为“干渴”的沙漠送去质优价廉的“生命之泉”。沙特阿拉伯地处阿拉伯半岛,沙漠广布,70%的饮用水来自海水淡化,是世界最大的海水淡化国,淡化海水对常规水资源的补充和替代作用十分明显。沙特朱拜勒3

  LG化学水处理是LG化学的一个部门,基于突破性的薄膜纳米复合材料(TFN)技术,生产NanoH20海水和苦咸水反渗透(RO)膜元件。TFN技术通过膜表面嵌入良性纳米材料来提高膜的性能,并在不影响脱盐率的情况下增加产水量。

  LG化学荣幸地邀请您参加2023年第15届上海国际水展。这是水处理行业内最大型的展览会,它聚焦市政水处理、工业水处理、水环境综合治理、膜与水处理、净水等热点板块,展示水处理产业链领域最新技术和科研成果。作为全世界优秀的海水淡化反渗透膜供应商,LG化学引领了行业的创新与发展。LG化学以最先进的产

  7月13日,中国电建所属山东电建三公司与ACWAPower签订沙特拉比格四期海水淡化项目。这是中国电建在沙特继拉比格三期,朱拜勒二期、3A海水淡化、3B海水淡化工程后,签订的第5个大型海水淡化项目。项目位于沙特红海沿岸拉比格市,采用100%反渗透海水淡化技术,日产水量60万立方米,主要为圣城麦地那供水

  摘要:本发明提供的一种固液分离的太阳能海水淡化装置,整合顶置加热面太阳能蒸发技术和新型热法海水淡化技术,开创了太阳能海水淡化蒸汽冷凝热回收利用新技术。光热转换单元采用减压蒸发技术,能尽可能多地制得蒸汽,提高太阳能利用率。固液分离的海水淡化装置能最大限度回收利用蒸汽冷凝热,解决了现

  顶置加热面太阳能蒸发技术是中国创造的最新专利技术。据此专利技术,顶置加热面太阳能海水淡化试验装置成功开发。妥善解决了太阳能海水淡化技术一定要解决的光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝等问题。顶置加热面太阳能海水淡化试验装置可大范围的使用在科研教学及太阳能海水淡化项目建设原理验证。现将装置结构、工

  沙特阿拉伯国际电力(ACWAPower)与全球供水公司(WaterGlobalAccess)签订了一项工业发展协议,旨在开发和推广水力射流脱盐(HID)技术。探索替代反渗透的方法在沙特达成协议后,一种新型热法海水淡化技术的开发工作正在被持续推进。沙特海水淡化与绿氢开发商沙特国际电力(ACWAPower)已经与全球供水

  阿拉伯联合酋长国(UAE)初创公司——曼哈特(Manhat)开发了一种太阳能海水蒸馏技术,可与漂浮农场相结合,以解决中东(MiddleEast)和北非(MENA)地区水和食物短缺问题。深度技术解决方案该蒸馏技术能通过捕获海洋表面中蒸发水来生产淡水。该技术的工作原理是在海岸边上放置一个类似温室的大型结

  从天津滨海新区发展改革委获悉,近日,《天津市海水淡化产业高质量发展“十四五”规划》(以下简称《规划》)发布。未来,天津市将发挥海水淡化的良好产业基础和先发优势,瞄准世界海水淡化产业科技前沿,突破“卡脖子”技术,发展装备制造,构建全产业链条,建设全国海水淡化技术创新高地、装备制造基地,形

  北极星水处理网获悉,5月20日,天津市人民政府办公厅印发天津市海水淡化产业高质量发展“十四五”规划,规划提出,“十四五”时期,发挥天津海水淡化良好产业基础和先发优势,瞄准世界海水淡化产业科技前沿,突破“卡脖子”技术,发展装备制造,构建全产业链条,建设全国海水淡化技术创新高地、装备制造基地

  盐差能是指2种含盐浓度不同的溶液之间的化学电位差能,广泛存在于海水与河水间,是一种重要的海洋蓝色能源。当今膜市场的快速发展以及对可再次生产的能源日渐增长的需求,推动着盐差能转换技术的发展,有效地利用盐差能可以在产电的同时降低浓海水的盐度。随着海水淡化技术的日渐成熟,海水淡化产业的规模不

  由于当今社会经济的迅速发展,淡水资源短缺已是一个全球性的问题。我国是海洋强国,对海水进行相对有效地开发利用,可成为淡水重要的补充来源。海水淡化作为沿海地区非常规的新型水资源,其开发利用已逐渐受到中央和地方政府的重视。海水资源综合利用的研究有3个重要领域:(1)海水淡化,即运用海水淡化的

  以色列解决本国用水问题的海水淡化技术现在有了新用途:把淡化过的海水注入境内最大淡水湖加利利海,以缓解这一重要水源地因气候平均状态随时间的变化和过度利用不断“缩水”的环境危机。加利利海也称加利利湖,位于以色列东北部,源于约旦河,与南部的盐水湖死海一样均为内陆湖,是以色列最大天然淡水水源,也是全球海

  日前,哈尔滨工业大学环境学院马军院士团队与阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)赖志平教授团队联合攻关,在膜法水处理技术探讨研究领域取得突破,研究成果以《超高通量纳米多孔石墨烯膜利用低品质热源实现可持续海水淡化》(AnUltrahigh-FluxNanoporousGrapheneMembraneforSustainableSeawaterDesalinationusi

  5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅度的提高热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增添设备的情况下,以“零能

  “目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线吨;预计年

  近日,工业与信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯

  近日,工业与信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的

  由位于柏林的全球能源互联网欧洲研究院(简称欧洲研究院)重点研发的石墨烯改性电工材料新技术此前成功应用于高压断路器新型电触头制备。近日,基于这种新型电触头部件的252KV/63KA敞开式柱上断路器在宁夏石嘴山步桥变电站中正式投入运行。据介绍,这项高端电工材料新技术在全球范围内率先填补了石墨烯改

  6月24日由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团联合研发的252千伏石墨烯断路器在石嘴山电网220千伏步桥变电站成功挂网运行,标志国内首台基于石墨烯改性电触头的252kV/63kASF6敞开柱式断路器在石嘴山电网正式运行。据了解,新型的石墨烯改性电触头表现出优异的耐磨性、导电性、抗熔焊性和抗

  4月25日获悉,中国电力科学研究院有限公司完成新型防腐涂料变压器温升模拟实验。实验多个方面数据显示,与传统防腐蚀涂层相比,新型防腐涂料可延长变压器绝缘纸服役寿命,明显提升变压器等输变电设备环保性能,还克服了常规涂料添加高导热填料后防腐蚀和抗老化性能下降的难题。由于传统防腐蚀涂层热导率远低于外壳金属材料

  北极星储能网获悉,1月17日,湖北房县举行2022年招商引资“开门红”签约仪式,14个项目集中签约,其中两个储能生产项目,总投资30.5亿。湖北世润新材料有限公司投资5千万元建设石墨烯项目、湖北钒界新能源有限公司投资30亿元建设钒储能项目、

  为了寻求可持续的能源储存,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一个新的概念,将石墨烯应用到可持续的钠离子电池中,从而让容量比传统钠离子电池增长了十倍。

  怎样更好地储存、利用氢能是行业关注的重点。传统的氢气储运主要是通过高压气态法或低温液态法实现,高压气态法对容器质量发展要求高,易引起氢气泄漏,而且安全性低。低温液态法则需要将氢气冷却至零下200摄氏度以下,成本昂贵,经济性差导致适合使用的范围小。

  西安交通大学电气学院张锦英教授团队开发了石墨烯界面纳米阀固态储氢材料,以高活性轻金属氢化物为原材料,在不同组分界面建立石墨烯界面纳米阀结构,通过界面纳米阀非催化动力学调控机制实现储氢材料安全、可控、稳定释氢。同时该界面纳米阀结构能有效隔绝水氧,杜绝氢气自发泄露,提高材料的储运安全性,避免了使用笨重的高压金属罐或者添加额外的保护设施来进行运输,极大地提高了材料便携性和系统储氢密度。