中澳學(xué)者近期合作研發(fā)出一種新型環(huán)保吸附劑，借由光亮的調(diào)節(jié)，不僅可以快速吸附水中的鹽離子從而獲得淡水，還能將吸附的這些鹽離子成功析出從而使得吸附劑可以循環(huán)使用。這一成果或?qū)槲磥黹_發(fā)低能耗的海水淡化技術(shù)提供一種新思路。

該研究由廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院的區(qū)然雯副教授與澳大利亞莫納什大學(xué)王煥庭教授合作完成，北京時間8月10日23時，國際頂尖學(xué)術(shù)雜志《自然》旗下的子刊《自然·可持續(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）在線發(fā)表了這一研究成果。

咸水脫鹽是解決水資源短缺問題的一種重要手段。目前的脫鹽技術(shù)主要有熱法脫鹽、膜法脫鹽和利用吸附劑脫鹽等，而能耗是限制脫鹽技術(shù)推廣使用的關(guān)鍵因素。據(jù)了解，現(xiàn)有的吸附劑在吸附去除鹽離子后，大多需要使用化學(xué)試劑或提高溫度等手段實現(xiàn)吸附劑的循環(huán)利用，存在著二次污染或能耗較高的問題，也一定程度上限制了該方法的應(yīng)用。

能不能研發(fā)出一種既高效又低能耗的吸附劑，便成為廈大區(qū)然雯團隊近年來的一個研究目標(biāo)。團隊發(fā)現(xiàn)，一種名為“螺吡喃”的物質(zhì)在黑暗或者紫外光照射下可轉(zhuǎn)化為具有正負(fù)兩性離子的狀態(tài)，并在可見光照下恢復(fù)原狀。更讓團隊成員感到振奮的是，“螺吡喃”這種在黑暗狀態(tài)下呈現(xiàn)的正負(fù)兩性離子，正好可分別作為陰離子和陽離子的吸附位點，吸附去除水中的鹽。

一種新型吸附劑的“靈感”由此而生——將“螺吡喃”分子固定于鋁基金屬有機框架中，充分利用它“遇暗變陰陽，遇亮則復(fù)原”的奇妙特性，借助光亮的調(diào)節(jié)，完成鹽離子吸附和析出的過程，從而實現(xiàn)咸水脫鹽和循環(huán)使用的“雙重目標(biāo)”。

進(jìn)一步的實驗表明，在黑暗條件下進(jìn)行“吸附”任務(wù)時，每克吸附劑可吸附2.88毫摩爾的鹽離子。在光亮條件下執(zhí)行“析出”任務(wù)時，吸附劑釋放鹽離子的時間將隨光照強度不同而不同。數(shù)據(jù)顯示，在夏日正午的強光下，吸附劑釋放吸附的鹽離子大約只需4分鐘；在室內(nèi)普通照明光線下，釋放時間大約在2小時以內(nèi)。實驗還表明，該吸附劑在10個循環(huán)使用后仍然能夠保持穩(wěn)定的脫鹽性能。

在提高脫鹽效率和降低能耗方面，這款吸附劑也表現(xiàn)不俗。利用目前廣泛使用的反滲透膜法對2233毫克/升濃度的淡鹽水進(jìn)行脫鹽時，淡水獲得率為70%，每噸水需消耗0.38度電（即能耗為0.38 kWh m？3）。而使用廈大研制的這款吸附劑對同等濃度的淡鹽水進(jìn)行脫鹽時，淡水獲得率為88%，制備每噸淡水消耗0.11度電（即能耗為0.11 kWh m？3）。

以膜過程和吸附技術(shù)為研究重點的區(qū)然雯團隊，近年來在可持續(xù)水處理方向上進(jìn)行了系列深入研究。區(qū)然雯透露，下一步，團隊將在此次成果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)針對性吸附鹽湖和海水中鋰離子或工業(yè)廢水中重金屬離子的吸附劑。

來源：央廣網(wǎng)