MIT發(fā)明手提式非過(guò)濾淡化裝置
導(dǎo)言：麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員研發(fā)出一種手提式海水淡化裝置，不需要任何過(guò)濾器和泵壓。水技術(shù)在線(xiàn)（Aquatech Online）審視了該裝置的工作原理和潛在應(yīng)用。
10年海水淡化之旅
麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員研發(fā)出一種手提式海水淡化裝置，不需要任何過(guò)濾器或泵壓。
該裝置重量不到10 kg，可放進(jìn)行李箱，能去除海水中懸浮物和鹽分，借助手機(jī)充電器供電即可產(chǎn)生可以飲用的淡水。
電子研究實(shí)驗(yàn)室(Research Laboratory of Electronics, RLE)成員、電氣工程/計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物工程教授、資深研究者Jongyoon Han說(shuō):“這確實(shí)是我和我的團(tuán)隊(duì)10年研究進(jìn)程的頂峰”。
“我們?cè)讵?dú)立海水淡化工藝背后開(kāi)展了多年物理研究工作，但把所有研究成果都放在一個(gè)小盒子里而建立一個(gè)淡化裝置對(duì)我來(lái)說(shuō)卻是一個(gè)真正有意義、有價(jià)值的經(jīng)歷”。
與類(lèi)似的其它手提式過(guò)濾淡化裝置相比，這種非過(guò)濾裝置使用電力去除海水中的懸浮物和鹽分。
這確實(shí)是我和我的小組10年研究進(jìn)程的頂峰。
這種裝置無(wú)需更換過(guò)濾器，且不需要長(zhǎng)期維護(hù)。
在此之前，麻省理工學(xué)院宣布，Bloom Alert公司憑借其沿海海水淡化分析平臺(tái)獲得了該大學(xué)的水創(chuàng)新獎(jiǎng)。
無(wú)過(guò)濾器？無(wú)需泵壓？
該裝置不需要過(guò)濾器或泵壓，而是利用離子濃差極化(ICP)來(lái)淡化海水。
ICP工藝對(duì)放置在水流通道上、下方的薄膜施加電場(chǎng)。當(dāng)帶正電或負(fù)電的粒子，包括鹽分子、細(xì)菌和病毒流過(guò)時(shí)，膜會(huì)將它們排斥在外。
最終，帶電粒子匯集到第二股水流中排出。去除溶解和懸浮固體后，通過(guò)水通道的就是干凈、可應(yīng)用的水。
然而，研究團(tuán)隊(duì)遇到了一個(gè)難題，他們發(fā)現(xiàn)ICP并不總是能清除漂浮在水通道中的所有鹽分。
研究人員試圖引入第二種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，即，電滲析，以去除剩余鹽分離子。
機(jī)器學(xué)習(xí)用于尋找ICP和電滲析的最佳組合。結(jié)果呢？?jī)呻A段ICP工藝，水在第一階段流經(jīng)六個(gè)模塊，然后在第二階段流經(jīng)三個(gè)模塊，接著是一個(gè)電滲析工藝。
這不僅減少了能源的消耗，而且還可確保該工藝保持自清潔。Junghyo Yoon說(shuō):“雖然一些帶電粒子確實(shí)可以在離子交換膜上被捕獲，但我們只要逆轉(zhuǎn)電場(chǎng)極性，帶電粒子就能很容易會(huì)被去除。”
該裝置可將懸浮固體數(shù)量至少減少10倍，以0.3 L/hr率生產(chǎn)可飲用淡水，每L淡水生產(chǎn)只需要消化20 W電力。
一旦這個(gè)工藝被設(shè)計(jì)出來(lái)，該團(tuán)隊(duì)就能將ICP與電滲析模塊縮小并堆疊起來(lái)，以提高能源效率，并使之可容納在一個(gè)手提式設(shè)備內(nèi)。
一種徹底改變游戲規(guī)則的工具
該裝置設(shè)計(jì)也考慮到了非專(zhuān)業(yè)人士使用，其特點(diǎn)就是只需一個(gè)按鈕就能啟動(dòng)自動(dòng)淡化和凈化裝置。
該團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能手機(jī)應(yīng)用程序，可以無(wú)線(xiàn)控制該裝置，并報(bào)告電力消耗和出水鹽度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
MIT表示，這個(gè)手提箱大小的設(shè)備能自動(dòng)生產(chǎn)超過(guò)世界衛(wèi)生組織（WHO）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。此外，該裝置可通過(guò)一塊價(jià)值50美元的太陽(yáng)能電池板供電，該電池板能在網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)。
這絕對(duì)是一個(gè)令人興奮的項(xiàng)目，我為我們迄今為止取得的進(jìn)展感到自豪，但仍有許多工作要做。
該設(shè)備可部署在偏遠(yuǎn)和資源嚴(yán)重受限的地區(qū)，如，小島嶼、社區(qū)或航海貨船上。它也可用于援助逃離自然災(zāi)害的難民或執(zhí)行長(zhǎng)期行動(dòng)的軍隊(duì)。
這個(gè)設(shè)備仍在開(kāi)發(fā)中，研究團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步開(kāi)發(fā)技術(shù)，使其更節(jié)能、更易用。“這絕對(duì)是一個(gè)令人興奮的項(xiàng)目，我為我們迄今為止取得的進(jìn)展感到自豪，但仍有許多工作要做，”Han說(shuō)。
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