科学家研制出可用于淡化海水的芯片

时间:2011-03-24 来源:第一财经周刊 作者:

在测试中,研究人员首先在马萨诸塞州伊普斯维奇的Crane海滩取得海水样本,在其中加入了血细胞、一些垃圾碎片和别的物质来让其更加符合海水的实际情况,然后用过滤装置将超过通道直径的杂质滤出,再将海水接入这块芯片。在显微镜下可以清晰地看到,加电后半秒钟,浑浊的海水在Y型通道的交叉点处分叉,清澈的水流向淡水出口,而更加浑浊的高浓度盐水流向盐水口。实验证实这种方法已经能够去除海水中99%的盐分和其他杂质,产出的淡水占总水量的一半。当然,这种方法只能用于去除带电的离子和杂质,对于电中性的微粒来说并不适用。从淡水口产出的水依然需要通过例如活性炭过滤这样的方式来处理,才能够成为安全的饮用水。“这种芯片可以将海水和苦咸水中的细菌和其他粒子分离出去,而且不会产生任何堵塞问题。”Jongyoon Han说,“这在美国可能不是什么大问题。但是在印度,很多的饮用水都是苦咸水或者咸水,这个特点就显得非常重要了。”

现在,这种净水芯片的工艺和成本已经不算大问题,毕竟光刻和腐蚀工艺在数十年的发展过程中变得相当成熟,研究者们更关注的是它的工作效率。在这个实验室产品中,因为通道容量的限制,每分钟可以入水0.02毫升,而只能产水0.01毫升。这意味着,如果满足一个成年人一天4升的饮水需求,一块芯片需要工作9个月。

将大量这类芯片集成到一起,可能是更好的办法。研究者们现在开始制造一个拥有100个净水单元的面板,来验证规模化集成对脱盐处理结果的影响,以及尝试完成一个包含1万个净水单元的系统。在理想状况下,这样的一个系统每小时可以生产6升淡水,足以支持一个中型家庭的需要。

在偏远地区和欠发达地区,这套海水淡化装置将可以利用太阳能电池产生的电力来运行,只需要将海水从装置顶部灌入,就可以借助重力的帮助,从底部收集淡水。它还可能会成为灾难救援的好工具,也会为其他需要便携式海水淡化装置的场合提供帮助。然而,在这种美好前景面前,这种芯片依然需要经过大规模集成的实验和测试难关,才能确定它是否真正具有推广价值。研究者们认为,进行规模化和改进的过程大概需要两年时间。考虑到地球上正在面临的缺水困境,两年时间,无疑是可以等待的。

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