新方法将海水转化为饮用水，无废弃物产生

# 新方法将海水转化为饮用水，无废物 来源：https://www.rochester.edu/newscenter/what-is-desalination-definition-ocean-water-704732/ ## 这种节能脱盐系统无需化学添加剂即可生产淡水，并将剩余盐类转化为有用材料。 联合国估计（https://www.un.org/sustainabledevelopment/water-and-sanitation/），有22亿人缺乏安全管理的饮用水，从加利福尼亚到中东的社区都依赖脱盐厂将海水转化为淡水。常见的脱盐技术，如反渗透和热蒸馏，能耗高，需要预处理和后处理水，并留下一种称为浓盐水的浓缩盐水副产品。这种浓盐水副产品被排放回海洋后，会提高盐度、降低水中含氧量，对海洋生物造成严重破坏。 但罗切斯特大学（University of Rochester，http://www.rochester.edu/）开发的一种新方法提供了一种克服这些缺点的途径。罗切斯特大学光学研究所（Institute of Optics，https://www.hajim.rochester.edu/optics/index.html）的研究人员开发了一种新的太阳能热脱盐工艺，以节能方式生产淡水，且不留下浓盐水，也无需化学添加剂预处理水。由光学与物理学教授、罗切斯特大学激光能量学实验室（Laboratory for Laser Energetics，https://www.lle.rochester.edu/）高级科学家Chunlei Guo领导的团队在《Light: Science & Applications》上发表的一篇论文（https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4）中描述了他们的方法。 一只戴着蓝色手套的手握着两块激光蚀刻的超吸湿黑色金属。**太阳能解决方案：** 研究人员开发了一种太阳能脱盐装置，采用激光蚀刻的超吸湿黑色金属（右图）。与现有的太阳能脱盐系统（左图）不同，Chunlei Guo教授的设计防止了盐和矿物质堆积堵塞表面。（University of Rochester照片 / J. Adam Fenster） 该技术使用由飞秒激光蚀刻的黑色金属制成的太阳能板，使表面具有超强吸光性和超吸湿性——即对水有极强的吸引力。这些太阳能板有一个激光处理过的活性区域，能拉取一层薄水覆盖表面，吸收几乎全部太阳辐射，蒸馏水，并将剩余的盐和矿物质沉积到太阳能板未经处理的侧面或“被动”区域，从而避免盐堵塞活性区域，干扰连续脱盐。 ### 利用“咖啡环效应” Guo表示，其他研究人员开发的太阳能热脱盐技术在实验室实验中效果良好，实验使用仅由水和氯化钠组成的人工海水。水蒸发时，氯化钠结晶成粒状多孔形式，允许水通过以溶解盐。同时，太阳能板很容易清洁。 但真实海水的成分复杂得多，这些系统在现场测试时往往遇到问题。与氯化钠不同，海水中的许多其他成分，如镁基和钙基材料，会在太阳能板表面结晶成坚硬且无孔的形式，堵塞表面。最终，水无法再渗透。这与淋浴喷头随时间堵塞或茶壶结垢的现象相同，只不过海水中的盐含量比自来水高出数百倍。 > “从地球开采锂已被证明在能源和环境方面代价高昂，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。” 为防止太阳能板表面同样堵塞，Guo团队精确蚀刻了黑色金属的凹槽，使海水中的各种盐和矿物质自然脱落。他们还利用了一种困扰笨拙咖啡爱好者数百年的物理现象：咖啡环效应。 “如果你把咖啡滴在表面上，最终水会蒸发，外缘留下一个环，那是浓缩的咖啡颗粒，”Guo说。“我们利用同样的原理将盐分推进到被动区域。” Guo和他的团队使用来自太平洋、大西洋和印度洋的水样测试了他们的太阳能热脱盐技术，成功使表面自清洁。换句话说，它提取了淡水，并将剩余盐分引导至被动区域，随后可在不降低太阳能板效率的情况下收集。 五个不同颜色的小瓶，分别装有海水、大盐湖湖水、硫酸镍、氯化铜废水以及脱盐水，旁边有一堆盐。**水，焕然一新：** 装有海水、大盐湖湖水、硫酸镍、氯化铜废水和脱盐水的小瓶，以及回收的盐，展示了罗切斯特大学研究人员的这一新方法如何将天然水和工业水转化为淡水和可重复利用的矿物质。（University of Rochester照片 / J. Adam Fenster） ### 将废物转化为资源 这种新脱盐方法的一个显著优势是，它不会留下需要处理或加工的浓盐水，而是以固体形式提取近100%的盐。这不仅可能生产大量食盐，还可用于提取更珍贵的矿物质，包括电动汽车和其他电子产品中锂离子电池所用的锂。 在《Journal of Materials Chemistry A》的一篇相关论文（https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/ta/d5ta08968a）中，Guo及其同事展示了他们如何使用相同的超吸湿太阳能板在脱盐过程中将锂与其他盐分离。将钛酸氢盐制成的纳米粒子嵌入黑色金属表面的微小凹槽中，可将锂与其他盐和矿物质分离。 “从地球开采锂已被证明在能源和环境方面代价高昂，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，”Guo说。 使用大盐湖的水样，研究人员从脱盐过程留下的盐中提取了约50%的锂。 Guo表示，既然超吸湿脱盐技术已在小型设备上通过概念验证得到展示，他相信该技术本质上是可扩展的，能够改善全球饮用水获取，并构建更可持续的珍贵矿物供应链。 美国国家科学基金会（National Science Foundation）、比尔及梅琳达·盖茨基金会（Bill & Melinda Gates Foundation）和全球大学联盟（Worldwide Universities Network）为这项研究提供了支持。来自光学研究所、参与该研究的Guo同事包括高级科学家Subash Singh（https://www.hajim.rochester.edu/optics/people/senior_scientists/singh-subhash/index.html）、校友Ran Wei '24 (PhD)、博士生Luheng Tang和Tainshu Xu，以及Mingjiang Ma。