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红星新闻|净化海水30分钟后就能喝？中澳科学家这项研究，或将解决全球饮用水危机

干净的饮用水是人类赖以生存的重要资源。然而，全球超过20亿人喝不到干净水，因此面临着感染致死性疾病的风险。据WHO显示，随着气候危机加剧，到2025年全球一半的人口将生活在水资源紧张的地区。。红星新闻|净化海水30分钟后就能喝？中澳科学家这项研究，或将解决全球饮用水危机
现在有了一种最新的净水技术：将一个乒乓球一样的材料放进一桶水中晃一晃，就能吸进水中的盐分及其他杂质，净化出安全可饮用的水。再放一些干净的水，把它放在太阳底下晒几分钟、晃一晃，就能再次用于净水。
这就是《自然·可持续发展》（Nature Sustainability）杂志8月10日发表的最新研究。该研究由澳大利亚蒙纳士大学教授王焕庭带领团队研发而成，而研究的第一作者为厦门大学环境与生态学院副教授、博导区然雯。这是一种光敏MOF材料PSP-MIL-53，通过吸附的方法，可在30分钟内将海水淡化为安全、干净的饮用水，将有望在水资源短缺地区解决安全饮用水问题，极大造福人类。
近日，红星新闻采访人员联系上了王焕庭教授，他介绍了这种材料用于净水的诸多优势，并具备在其他领域的应用潜能。
净化的水比WHO建议标准还干净
MOF是一种多孔材料，其单位表面积超过所有已知材料。仅一茶匙体积的MOF材料表面积，就相当于一个足球场那么大。而MIL-53则是一种特殊的MOF，再加入聚螺吡喃丙烯酸酯（PSP）后，就成为这种名为PSP-MIL-53的光敏MOF材料。
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▲该研究的第一作者、厦门大学环境与生态学院副教授、博导区然雯，王焕庭教授供图
每千克光敏MOF材料可持续净化出40加仑（约151升）饮用水，其水质甚至比WHO建议的优质饮用水标准还要干净，实现低于百万分之500（500ppm）的溶解性总固体（TDS）。据WHO建议，优质饮用水的溶解性总固体应该低于百万分之600（600ppm）。
上述光敏MOF材料的又一大优势是，可循环再利用。王焕庭告诉红星新闻采访人员，在中午太阳光最强时，4分钟的光照就可实现洗出吸附的盐分，使之可以循环再利用。而且，洗出盐分并非必须依赖太阳光。王焕庭团队使用实验室灯光也可将其洗净，只是耗时稍长，约30分钟至1小时。
这种材料是如何设计出来的？“先有应用，然后才有意识地设计了这种材料。”王焕庭告诉采访人员，他一直在研究膜材料和纳米材料在不同领域的应用，对水的相关研究也做了很多年。
早在两年前（2018年），王焕庭和其团队曾设计了一种温度敏感的多孔材料来吸附盐分，再用热水将盐分洗出来，以便重复使用材料。而这一次的突破性研究则是将光响应的高分子材料装进多孔材料，实现用光来洗出盐分。因此，王焕庭表示，这次的研究成果是“组里这么多年积累的结果，是一种水到渠成。”
材料高效、节能且可持续
过去几十年来，科学家们一直致力于解决人类的安全饮用水问题，也成功研发了一些有效的净水方式，但这些方式却因能耗问题而难以在一些缺乏稳定供电的地区推广。
海水和盐水的淡化及净化是获得干净淡水的方式之一。据王焕庭介绍，目前海水淡化或低浓度盐水淡化的大规模应用主要是通过两种方法，即反渗透膜及热法脱盐。其中，使用反渗透膜的方法存在能耗大、不环保和成本高的问题。这种把海水变成淡水的方法非常耗电，而且只能获得40%的淡水。从效率上来讲，当盐的浓度越来越高的时候，脱盐的能耗就越大。因此，剩下的60%浓盐水又被重新放回大海。如果浓盐水的分散放回做得不好，周围的海水浓度就会提高，影响周围海洋生物的生长。
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▲在黑暗及光照条件下，材料的吸附及洗出，图据inverse


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