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滲透膜技術(shù)：海水淡化的發(fā)展
現(xiàn)代反滲透海水淡化工廠(chǎng)的能耗效雖然比幾十年前有所提高，但一座年生產(chǎn)1.5億立方米淡水的海水淡化廠(chǎng)也會(huì)消耗90兆瓦電力，相當(dāng)于20臺(tái)海上風(fēng)力渦輪機(jī)的峰值輸出。反滲透是一個(gè)內(nèi)在的能源密集型過(guò)程，自然過(guò)程中水流由淡變咸，而反滲透過(guò)程正好相反。如果在海水中注入高濃度的“汲取液”，淡水就可以輕而易舉地被提取出來(lái)，這就是一些已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)的試驗(yàn)性“正滲透”工廠(chǎng)背后的原理。
美國(guó)水化技術(shù)創(chuàng)新公司（HydrationTechnologyInnovations）2004年就推出了一種基于正滲透原理的便攜式水過(guò)濾器。正滲透膜被封入小型密封塑料包，包中還含有糖和香料充當(dāng)汲取液來(lái)源。但是該過(guò)濾器生產(chǎn)清潔飲用水的成本較高，只能用于緊急情況，因此無(wú)法應(yīng)對(duì)世界性水源危機(jī)。
同樣是2004年，美國(guó)耶魯大學(xué)由梅納赫姆·伊利米勒（MenachemElimelech）、杰弗里·麥卡琴（JeffreyMcCutcheon）、羅伯特·麥金尼斯（RobertMcGinnis）組成的研究小組將正滲透理念進(jìn)一步推進(jìn)。該小組使用了一種基于碳酸氫銨的汲取液，銨離子和碳酸氫鹽離子可以吸引水分子通過(guò)薄膜，然后加熱溶液至40攝氏度，氨氣和二氧化碳便會(huì)排出，留下純凈的淡水，而排出的氣體可捕獲后重新使用。研究小組稱(chēng)，如果能利用發(fā)電廠(chǎng)的余熱蒸發(fā)氣體，該方法的能耗僅是目前海水淡化工廠(chǎng)的20%，但這種技術(shù)對(duì)工廠(chǎng)的選址要求較高。
正滲透技術(shù)面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是找到合適的薄膜，只讓水分通過(guò)，排除鹽分在外?！逗Ｋ瘓?bào)導(dǎo)》的編輯湯姆·潘克拉茨（TomPankratz）表示：“這是正滲透產(chǎn)業(yè)面臨的主要障礙。”正滲透膜不僅需要厚度盡量薄，以便讓海水接近吸引溶液，保持高滲透壓；同時(shí)也需要足夠強(qiáng)韌，可抵抗?jié)B透產(chǎn)生的水流。
水化技術(shù)創(chuàng)新公司開(kāi)發(fā)了一種纖維素薄膜，但該膜卻無(wú)法抵抗碳酸氫銨溶液的堿性。為了抵擋反滲透過(guò)程的高壓，反滲透膜需要“支撐層”來(lái)強(qiáng)化其韌性，但如果用于正滲透，這層膜就顯得過(guò)厚了。
耶魯大學(xué)研究小組認(rèn)識(shí)到，如果將支撐層出去，就可以獲得合適的正滲透膜。通過(guò)試驗(yàn)不同的聚合物溶液，該小組找到了一種利用替代支撐層制造薄膜的方法。新薄膜除了又薄又韌外，滲透性也很好。試驗(yàn)中，新正滲透膜的膜通量是傳統(tǒng)反滲透膜的9倍，能夠過(guò)濾97%的鹽分。伊利米勒表示，試驗(yàn)采用的是“手工實(shí)驗(yàn)室版”新薄膜，如果新膜能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，其性能會(huì)更好。