新型太阳能海水淡化装置可生产淡水并回收锂

这种新方法无需化学预处理，也完全不会产生有毒的液态浓盐水。

罗切斯特大学的研究人员开发出一种全新的太阳能热法海水淡化工艺，仅靠阳光就能将海水转化为淡水。更妙的是，它解决了困扰现有水厂的环境危机——有毒废弃物。

这种新方法省去了化学预处理，完全避免了有毒液态浓盐水的产生。该系统已在来自太平洋、大西洋和印度洋的实际海水样本上进行了测试。它成功地提取了淡水，同时不断将剩余盐分转移至被动收集区，供后续回收，整个过程始终保持太阳能板的最佳效率。

激光处理

目前，全球有22亿人无法获得安全管理的饮用水。为解此渴，从加州到中东的沿海城市都依赖工业海水淡化厂。

但这些使用反渗透和热蒸馏等标准方法的巨型设施却十分“肮脏”。它们消耗巨量电力，需要大量的化学预处理，还将数百万加仑的“浓盐水”排回海洋。浓盐水是一种超浓缩、令人窒息的盐水泥浆，会杀死海洋生物。

为克服这些缺点，研究人员利用经过超快“飞秒”激光刻蚀的黑色金属，开发出一种新型太阳能板。

这种激光处理使表面具有超强吸光性和“超吸水性”（高度亲水）。当阳光照射到这种黑色面板上时，它能吸收几乎所有的太阳辐射。水迅速蒸发，留下可收集的纯净蒸馏水。

但真正的海水成分复杂，含有钙和镁等多种物质，通常会形成坚硬的结垢。这种水垢会迅速堵塞普通的太阳能蒸馏器，就像水垢积聚会毁掉你家浴室的花洒一样。此时，咖啡洒落后留下的渍迹便带来了灵感。

当液滴蒸发时，液体会向外流向边缘，将悬浮颗粒沉积成一个环。罗切斯特团队精确调整了金属表面的微沟槽，以引导这种自然向外的力。当海水蒸发时，向外扩展的液体会自然而然地将结晶的盐和矿物质向外推，使其沉积在面板边缘未经处理的“被动”区域。

该装置名副其实地能自我清洁，可以连续运行而不会堵塞设备。

分离锂

这种固态废弃物处理方法的意义远不止于提取食盐。通过将废弃物保持固态，科学家可以锁定留下的特定矿物。

在发表于《材料化学杂志A》的一项姊妹研究中，郭教授的团队将该技术又向前推进了一步。他们将钛酸氢纳米颗粒直接嵌入金属的激光沟槽中。这些纳米颗粒就像微小的化学磁铁，能从其他海洋矿物中特异地分离出锂。

研究团队使用大盐湖的水样，成功从海水淡化后的残余物中提取出约50%的可用锂。

郭教授表示：“从能源和环境角度来看，从地下开采锂一直代价高昂，因此直接从盐水中提取锂可能是一条非常重要的未来途径。”

随着该技术在小规模装置上得到验证，郭教授认为这种超吸水系统本质上具有可扩展性，为改善全球饮用水供应和建立关键矿物的可持续供应链提供了一种双重解决方案。

该研究成果于5月27日发表在《光：科学与应用》期刊上。

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