斯坦福大学的研究人员用一种新方法解决了一个老问题，他们发明了一种设备，可以将海水转化为淡水，既有利可图，又对环境无害。他们的研究发表在ACS《可持续化学》杂志上。该项目概述了一种有效的方法，可以将含有高浓度盐和化学物质的水(即盐水)转化为具有商业价值的化学物质，作为脱盐过程的一部分。这种方法避免了在当地生态系统中处理潜在危险化学品的需要。
斯坦福大学的研究人员已经开发出一种设备，可以将海水淡化设施产生的废物转化为商业化学品。(图片来源:Pixabay / Jarmoluk)
该研究的资深作者、斯坦福大学化学工程助理教授Will Tarpeh说:“海水淡化可能是缓解全球水资源短缺的有力工具，但它受到处理和盐水管理的精力和金钱成本的限制。”“通过将盐水重新定义为一种资源，我们的目标是激励其收集和排放前的处理。”
世界各地的海水淡化厂每天生产大约270亿加仑的饮用水，比美国所有家庭每天的总用水量还多。然而，这种将咸水或盐水转化为饮用水的耐旱方法成本很高，因为它需要大量能源。它产生的盐水是饮用水的1.5倍。
分裂盐水
在他们的新研究中，研究人员设计并测试了一种设备，它可以通过电化学水盐分解的方法来分离卤水的成分。水盐分离利用电化学电池将盐水分离成带正电的钠离子和带负电的氯离子。电化学电池是一种利用电能启动化学反应的装置。一旦化学键断裂，钠和氯就会与其他元素结合，形成新的化学物质，包括氢氧化钠、氢和盐酸。
氢氧化钠，也被称为碱液，用于制造许多产品，包括肥皂、纸张、铝、洗涤剂和炸药。氢主要用于工业用途，如化肥生产、能源储存和输送。盐酸作为电池生产、食品添加剂、甚至皮革加工中的一种成分，广泛应用于商业领域。它也有额外的好处，现场使用的清洁在脱盐厂。
“我们的研究能够确定一种不仅成本更低，而且比传统的水分解方法更好的设计，”该研究的第一作者、斯坦福大学化学工程博士后研究员穆林超(Linchao Mu，音译)说。“这些见解可以改善海水淡化设计，在节省运营成本的同时创造收入。”
减少浪费
新方法还可以帮助减少盐水处理费用，这可以占到整个脱盐费用的三分之一，并避免破坏环境的影响。目前的盐水处理方法会导致海水的盐度和酸度急剧上升，同时还会导致水体缺氧，从而杀死或赶走动植物物种。
虽然目前的研究没有产生适合商业使用的化学溶液——它们被稀释了——研究人员指出，这是为将来电化学水盐裂解的设计和操作提供基础的第一步。研究人员计划继续他们的工作，同时与海水淡化厂合作，以提高能源和成本效益。
Tarpeh说:“最终，这体现了我们设计水处理的愿景，利用选择性分离从‘废物’流中回收有价值的产品。”
Tarpeh还是土木和环境工程的助理教授，斯坦福大学伍兹环境研究所的中心研究员，斯坦福大学水、健康和发展项目的附属学者，斯坦福大学Bio-X的成员。另一位作者王义忠(音译)是清华大学化学工程专业的本科生。
这项研究是由斯坦福大学化学工程系和斯坦福直线加速器中心资助的。作者还感谢斯坦福线性加速器中心对电极特性的支持(批准号5474)。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.stanford.edu/2020/06/01/desalination-solution/