碳纳米管可净化海水

【概要】
        科学家们现已开发出可以从海水中脱盐的碳纳米管。该团队还发现，直径小于0.8纳米碳纳米管（CNTs）的透水性远远超过了宽碳纳米管的透水性。

【图注】艺术家用图像描述碳纳米管孔蛋白脱盐的应用前景。该图像描绘了一种理想化的碳纳米管管道，可将已清洁的淡化水从海洋输送到厨房水龙头。图片来自Ryan Chen / LLNL。

        科学家Lawrence Livermore与东北大学的研究人员合作，开发出可以从海水中脱盐的碳纳米管。纳米管是由碳原子制成的中空结构，独特的碳原子排列顺序使其比人类的头发薄5万倍以上。纳米管的超光滑内表面导致其透水性极高，而其内部微小的孔径可阻止较大盐离子的进入。

        急剧增加的淡水需求对全球范围内的可持续发展构成了威胁，这将会造成40亿人缺水的严重后果。目前的水净化技术模仿了高效的水选择性生物蛋白质的专门孔膜。“我们发现直径小于0.8纳米的碳纳米管具有方便运输的关键性结构特征，狭窄的疏水通道迫使水分子以单一流动的形式排列移位，这种现象与最有效的生物水转运体相似，”一名LLNL博士后研究员Ramya Tunuguntla解释道。

        直径大于1nm的碳纳米管的水运计算机模拟和实验研究表明，尽管水流量确实在持续增加，但其与生物蛋白质的运输效率不符，并没有有效地分离盐，特别是在较高盐浓度下。LLNL团队取得的关键性突破是使用直径更小的纳米管，以满足提高性能的需求。

        “这些研究揭示了水运机构的细节，表明合理操纵这些参数可以提高孔隙效率，”此项研究的合作者东北大学的物理学教授Meni Wanunu说道。“CNT纳米管是研究分子运输和纳米流体的独特平台，”CNT项目首席研究员和本文资深作者Alex Noy解释，“令人为之惊奇的是，他们的亚纳米尺寸，光滑的原子表面、与细胞水输送通道的相似性使得它们与此项目的研究目的极为契合，使得合成水通道的性能比自然水更为优越。”LLNL科学家及其同事的这一发现对下一代水净化技术有着极为显著的影响，并将为下一代高通量膜的开发开辟新的道路。

视频：https://www.youtube.com/watch?v=ylw-u6IZ1AI

文献链接：Carbon nanotubes worth their salt
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