石墨烯：海水淡化的未來？
利用超薄石墨烯膜代替聚合物膜可有效改善上述問題。石墨烯是只有一個原子厚度的二維碳薄片。碳原子以六邊形的形式排列。石墨烯本身具有優(yōu)異的柔韌性、輕便性和堅固性。石墨烯作為一種高效反滲透膜的前景正在迅速實(shí)現(xiàn)，幾家公司和大學(xué)(尤其是麻省理工學(xué)院和英國曼徹斯特大學(xué))已經(jīng)在制作脫鹽過濾器的設(shè)計。
由于石墨烯比傳統(tǒng)聚合物膜薄約1000倍，所以它的滲透性要高得多。如果一個市的RO工廠用石墨烯取代目前的聚合物膜，在仍然使用高壓泵的情況下，淡水產(chǎn)量將會大大增加。另外，石墨烯提供了一種可以替代目前昂貴泵的方法，因?yàn)槭┰谳^低的壓力下即可實(shí)現(xiàn)海水淡化。
研究人員目前正在研究的問題是如何有效地在石墨烯薄片上創(chuàng)建精確尺寸的孔隙——找到既不太大(否則鹽離子可以通過)又不太小(保證水分子可以自由通過)的最佳尺寸(見圖)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)利用氧化石墨烯可更好的實(shí)現(xiàn)這種目的。氧化石墨烯仍然是一個單原子厚度的薄片，但比純石墨烯更可行，并且具有優(yōu)異的防污性能。
圖片：DAVID COHEN-TANUGI和JEFFREY GROSSMAN
左邊的海水由水分子（紅色和白色）、鈉和氯(鹽)離子(綠色和紫色)組成，通過直徑在0.7到0.9納米之間的單原子厚度的石墨烯薄片。水分子向右通過，而較大的鹽離子被阻擋。
海水淡化正迅速成為一項公共衛(wèi)生重點(diǎn)。最近我們在制造和操作大面積石墨烯方面取得的進(jìn)展意味著，隨著這些單原子厚的碳膜發(fā)揮作用，我們將在未來幾年內(nèi)看到一場革命。
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