用聚合物纯化无处不在的水

“水无处不在,但是没有一滴能喝。”Samuel Coleridge在“The Rime of the Ancient Mariner”中这样描述不幸的船员们所遭受的折磨,它同样也可以用来描述现今人类所面临的巨大挑战之一。虽然地球富含,地球表面70%被海水覆盖,而其中的大部分,不能直接用于工业或农业。淡水资源只占全部水资源的3%,其中绝大部分藏于无法触及的极地冰帽、永久性积雪、土地水分和地下含水层,或者纯度不适于人类饮用或其他应用。剩下的水资源显然不够日益增长的人口使用。据联合国报告称,12亿人口,特别是在发展中国家,缺乏安全饮用水;26亿人口缺乏适当的卫生条件。每年400万腹泻病例中的88%是由不安全用水和不恰当的卫生条件造成的,每年有180万人死于腹泻病。除了人类健康,缺乏安全水资源还对能源和工业生产造成重大的不利影响,并且限制食品生产。

面对日益增长的人口对水资源供应的现有和未来的压力,当务之急是发展低成本、高效的水纯化手段,比如海水淡化和公共废水净化。

膜材料是目前几种纯化水途径的最佳材料。最明显的例子就是利用反渗透膜进行海水淡化。由于其较高的能效,膜工艺有望继续成为这一用途的主要技术。

得克萨斯大学(University of Texas)的Donald PaulBenny Freeman,以及佐治亚理工(Virginia Tech)的James Mcgrath及其同事在Journal of Polymer Science: Polymer Physics期刊上的发表的一篇文章中总结了全球水资源问题,并广泛地探讨了水净化技术中先进的聚合物膜应用。该文讨论了对用来满足日益增长和流动的人口安全用水需求的膜的改进措施中的几个关键领域。这类技术的挑战主要在于研发能够维持较高水流量和较高选择性的聚合物薄膜的同时,确保薄膜不易被污染,而且对化学环境具有更强的抗性,特别是对纯化工艺所需的氯的抗性。

图片:http://www.flickr.com/photos/julien_harneis/589718393/ 创作共用许可证为BY-SA 2.0

G. M. Geise et al., J. Polym. Sci. part B: Polym. Phys., 2010, 48, 1685; DOI: 10.1002/polb.22037

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