藉由宣布發(fā)明了從鹽水中篩出鹽的氧化石墨烯膜(graphene-oxidemembrane)，研究人員在追求效率高的去鹽作用(desalination)，取得重大轉(zhuǎn)折。

現(xiàn)階段，這項(xiàng)技術(shù)仍然局限于實(shí)驗(yàn)室。但這是一個(gè)展示，將來有一天我們能夠快速且容易地把最豐富的資源之一，海水，轉(zhuǎn)變成最缺乏的資源之一，干凈飲用水。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)由來自英國曼徹斯特大學(xué)(UniversityofManchester)的RahulNair所領(lǐng)導(dǎo)，展示篩網(wǎng)可以有效地過濾出鹽。而現(xiàn)在，下一步是對(duì)現(xiàn)有的去鹽膜進(jìn)行去鹽測(cè)試。

Nair說：“大小可變的膜，實(shí)現(xiàn)了均勻的細(xì)孔徑降到原子等級(jí)，是向前行的重要一步，而且對(duì)于改善去鹽技術(shù)的效率，開啟新的可能。”

“這是這個(gè)領(lǐng)域第一次明確的實(shí)驗(yàn)。我們還展示出有實(shí)際的可能性，來擴(kuò)大所描述的方法，并且大量生產(chǎn)所需的篩網(wǎng)尺寸的石墨烯膜?！?br/>
氧化石墨烯膜長期以來一直被認(rèn)為是過濾和脫鹽的有希望的候選物，但盡管許多團(tuán)隊(duì)開發(fā)出可以將大顆粒從水中篩選出來的膜，去鹽需要孔徑更小的篩網(wǎng)，而這是科學(xué)家努力要?jiǎng)?chuàng)造出來的。

一個(gè)大問題是，當(dāng)氧化石墨烯膜浸入水中時(shí)會(huì)膨脹，使得鹽顆粒流過腫脹的細(xì)孔。

藉由在氧化石墨烯膜的兩側(cè)建立環(huán)氧樹脂(epoxyresin)墻，阻止在水中膨脹，曼徹斯特大學(xué)的團(tuán)隊(duì)克服了這個(gè)問題。

這使得他們能夠精確地控制膜的細(xì)孔孔徑，產(chǎn)生足夠細(xì)小的孔，來過濾海水中所有常見的鹽。

關(guān)鍵點(diǎn)在于當(dāng)常見的鹽溶解在水中時(shí)，會(huì)在自己周圍形成水分子的《殼》。

Nair告訴英國廣播公司(BBC)的PaulRincon：“水分子可以單獨(dú)通過，但氯化鈉(sodiumchloride)不能，它總是需要水分子的幫助?！?br/>
“鹽的周圍的水殼尺寸大于通道的尺寸，所以無法通過?！?br/>
這不僅造成海水淡化來飲用，還使得水分子更快速地流過膜屏障，用來去鹽是很完美的。

Nair對(duì)Rincon解釋：“當(dāng)毛細(xì)管的尺寸大約為1奈米時(shí)，這是非常接近水分子的大小，那些分子形成很好的相互連接排列，就像是一列火車?！?br/>
“這使得水的移動(dòng)更快：如果你在一邊推得更用力，由于氫鍵在它們之間的關(guān)系，分子會(huì)全都移向另一邊。如果通道尺寸非常小，你只能得到那樣的情況?！?br/>
世界上已經(jīng)有幾座主要的海水淡化廠使用聚合物為主的膜來過濾鹽，但這個(gè)過程仍然相當(dāng)?shù)臒o效率和昂貴。所以找到一種更快、更便宜和更容易的方法，是研究人員的大目標(biāo)。

由于氣候變遷，未來將會(huì)有大量的海水。格陵蘭島的海岸冰帽已經(jīng)通過不回頭點(diǎn)(pointofnoreturn)，預(yù)計(jì)在2100年前，海平面將上升約3.8公分(1.5英寸)。然而如果整個(gè)格陵蘭冰棚融化，后代將面臨海洋上升高達(dá)7.3公尺(24英尺)。

但與此同時(shí)，世界上許多地方仍然很難得到干凈飲用水。聯(lián)合國預(yù)測(cè)到2025年前，世界人口的14％將遭遇水資源短缺，而許多國家將無法負(fù)擔(dān)大型海水淡化廠。

這些研究人員現(xiàn)在希望以石墨烯為主的篩網(wǎng)可以在小規(guī)模上和大型海水淡化廠一樣有效，這樣會(huì)更容易推出。

石墨烯氧化物還比單層石墨烯更容易且更便宜在實(shí)驗(yàn)室制造，意味著這項(xiàng)技術(shù)將可付得起，并且易于生產(chǎn)。

沒有參與研究、來自西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室(PacificNorthwestNationalLaboratory)的RamDevanathan，在伴隨一篇自然新聞與觀點(diǎn)(NatureNewsandViews)的文章中寫道：“透過層間距離的物理限制，水分子從離子的選擇性分離，打開了不貴的去鹽膜合成的大門?！?br/>
“最終目標(biāo)是創(chuàng)造出一個(gè)過濾裝置，以最少的能量輸入，從海水或廢水產(chǎn)生飲用水?！?br/>
他補(bǔ)充下一步驟將是測(cè)試長時(shí)間使用膜的耐久性，以及需要更換的頻率。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然奈米科技(NatureNanotechnology)期刊。