此刻瘫倒在床上或者挣扎着挤上地铁的你可能不会觉得喝上纯净的水是多么困难的事情。但其实,这个地球上约有十亿人获取不了可安全饮用的水。

根据世界银行的资料显示,当今88%疾病是由饮用不干净的水源导致的。

水资源污染是非常严重的社会问题

因此,水的净化和过滤就显得格外重要。但更让人悲伤的是,受污染的水源大多集中在发展中国家,平均生活水平不高,但过滤器的价格却十分昂贵。

最近,普林斯顿大学、联合利华以及夏威夷大学的研究人员们研究出一种低成本净化水系统的技术,它的推广使用或许会在未来拯救数以亿万计的生命。

这个系统使用二氧化碳(CO2)作为过滤颗粒来净化。

它将二氧化碳气体注入到受污染的水流中,水与气体的混合能够暂时改变水的化学性质。化学变化会导致污染颗粒根据电荷移动集中到一侧。通过这种迁移,研究人员能够分解水流并过滤掉这些悬浮的污染颗粒。

夏威夷大学马诺阿分校机械工程助理教授Sangwoo Shin表示:

“你可以用这个方式来清理含有细菌和污垢颗粒的池塘或河流。”

研究人员把这个技术论述成文发表在杂志Nature Communication上,介绍了如何建立一个比传统微量过滤系统更有效地去除三个数量级(1000倍)颗粒的实验室规模的过滤器。

该系统耗能较低,瓶装二氧化碳作为唯一的移动部件(除了负责流量的泵),不会出现堵塞或需要更换的物理过滤器或膜的情况。

二氧化碳净化水源的示意图

二氧化碳是通过它的偏酸性来改变水的化学性质的:酸度意味着当CO2溶解在水中时,会产生称为离子的带电粒子。这些离子中的带正电荷的氢原子可以非常快地通过水溶液移动。

另一个带负电荷的碳酸氢盐分子移动得相较而言慢一些。离子通过水的运动产生微妙的电场,在水流的一侧吸引水中的颗粒,从而使得具有相同电极的颗粒都集中到同一侧。

因为大多数污染物具有一定量的表面电荷,所以电场是将其从水中压出的有效途径。

研究人员的设备利用这种不同颗粒的不同电极以及微妙电厂,将污染物吸入流动的一侧,然后将水分解成两个通道:

一条路径携带含有污染颗粒的水,另一条路保持清水。因为系统没有使用过滤膜或机械过滤器,所以不存在堵塞的问题。研究人员Howard Stone表示:

使用可溶性气体作为控制溶液中颗粒的方法可能使用在其他工业,不一定会局限在水过滤领域:“我们希望在这项研究中探索的原则也将在其他研究领域产生影响。”

二氧化碳作为过滤气体在发展中国家尤其有用,因为它不需要定时更换昂贵的过滤器,成本相较而言低了非常多。不仅如此,它的操作也简单方便一些,只需要瓶装二氧化碳即可。

水污染和水资源过滤的问题一直以来都是科学家们和产业关注的焦点。譬如,Vestergard Frandsen公司就做过一根可以过滤水的吸管(户外便携式净水器)LifeStraw;

LifeStraw吸管

美国的创业公司Liquidity也希望利用一款纳米科技支持的杯子可以实时过滤污染水源;

而华盛顿圣路易斯大学的研究人员们则发现基于石墨烯的生物泡沫板可以用来过滤受污染的水体……

总之,我们希望这些技术可以让地球上的每一个人都喝上健康的纯净水

这种最新的低成本水净化技术,或许可以拯救数以万计的生命 |潮科技

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