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碳納米管可凈化海水

2017-08-30 10:44:37 作者：本網(wǎng)整理來源：材料人分享至：

【概要】

科學家們現(xiàn)已開發(fā)出可以從海水中脫鹽的碳納米管。該團隊還發(fā)現(xiàn)，直徑小于0.8納米碳納米管（CNTs）的透水性遠遠超過了寬碳納米管的透水性。

【圖注】

藝術家用圖像描述碳納米管孔蛋白脫鹽的應用前景。該圖像描繪了一種理想化的碳納米管管道，可將已清潔的淡化水從海洋輸送到廚房水龍頭。圖片來自Ryan Chen / LLNL。

科學家Lawrence Livermore與東北大學的研究人員合作，開發(fā)出可以從海水中脫鹽的碳納米管。納米管是由碳原子制成的中空結構，獨特的碳原子排列順序使其比人類的頭發(fā)薄5萬倍以上。納米管的超光滑內(nèi)表面導致其透水性極高，而其內(nèi)部微小的孔徑可阻止較大鹽離子的進入。

急劇增加的淡水需求對全球范圍內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展構成了威脅，這將會造成40億人缺水的嚴重后果。目前的水凈化技術模仿了高效的水選擇性生物蛋白質的專門孔膜。“我們發(fā)現(xiàn)直徑小于0.8納米的碳納米管具有方便運輸?shù)年P鍵性結構特征，狹窄的疏水通道迫使水分子以單一流動的形式排列移位，這種現(xiàn)象與最有效的生物水轉運體相似，”一名LLNL博士后研究員Ramya Tunuguntla解釋道。

直徑大于1nm的碳納米管的水運計算機模擬和實驗研究表明，盡管水流量確實在持續(xù)增加，但其與生物蛋白質的運輸效率不符，并沒有有效地分離鹽，特別是在較高鹽濃度下。LLNL團隊取得的關鍵性突破是使用直徑更小的納米管，以滿足提高性能的需求。

“這些研究揭示了水運機構的細節(jié)，表明合理操縱這些參數(shù)可以提高孔隙效率，”此項研究的合作者東北大學的物理學教授Meni Wanunu說道。“CNT納米管是研究分子運輸和納米流體的獨特平臺，”CNT項目首席研究員和本文資深作者Alex Noy解釋，“令人為之驚奇的是，他們的亞納米尺寸，光滑的原子表面、與細胞水輸送通道的相似性使得它們與此項目的研究目的極為契合，使得合成水通道的性能比自然水更為優(yōu)越。”LLNL科學家及其同事的這一發(fā)現(xiàn)對下一代水凈化技術有著極為顯著的影響，并將為下一代高通量膜的開發(fā)開辟新的道路。

視頻：https://www.youtube.com/watch?v=ylw-u6IZ1AI

文獻鏈接：Carbon nanotubes worth their salt

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責任編輯：殷鵬飛

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