For International

可直接饮用的海水?澳科学家发明突破性净水方式 (2019-03)

GraphAir
(左图:Graphair 样板;右图:CSIRO研究科学家Dong Han Seo博士)

据联合国估算,全球有43个国家约7亿人面临水资源短缺,这一数字令人震惊。因此,澳大利亚研究员徐东韩博士(Dr Dong Han Seo)研发的全新净水方式,真可谓恰逢其时。

徐博士发明了一种由石墨烯制成的滤水器。通常,石墨烯是一种不透水的材料。

他说:“这是一项非常前沿的科研工作,世界上还没有其他人有这样的发现。”

自2015年以来,徐博士在澳大利亚独立科学机构CSIRO(澳大利亚联邦科学与工业研究组织)中领导石墨烯薄膜研究团队,并一直致力于开发一种低成本的石墨烯合成工艺。

2004年,当曼彻斯特大学的一组科学家团队首次从碳中分离出单原子层时,石墨烯这种半金属物质就引起了人们极大的关注。

它被标榜为一种可以永远改变电子产品的材料。

徐博士说:“石墨烯的导电性能比铜好,比任何热导体的导热性能都要好,硬度比钢还强100倍。”

“所以最初人们认为它可以给包括电子行业在内的各领域带来革新。”

“但是,生产成本和复杂性是石墨烯的固有问题。徐博士表示:“而且最重要的是,现在石墨烯的应用并非易事——至今还没有很好地应用。”

废油制取石墨

徐博士及其团队面临的首个挑战便是成本问题。

“生长”石墨烯的标准方法包括在高温高压环境中持续数小时使用高爆炸性、昂贵的气体。

一方面很难找到能够处理潜在危险气体的专家,另外在真空中将这些气体持续数小时加热到1000°C的成本也是巨大的。

徐博士说:“所以我试着想办法去除石墨烯生长所需的所有前驱气体。”

在研究了各种气体的碳化氢链,并将它们与食用油进行比较之后,他有了一个惊人的发现。

“当我想到它时,我就想‘哇’……这种油基本上是脂肪,还有合适的碳链,它实际上可以取代目前使用的所有昂贵的气体。”

 2015年经过反复实验之后,他们发现多种废弃的食用油,以及任何可再生油,如大豆油,都可以用来制造石墨烯。

 回收这些油有利于环境保护和节省预算,一瓶油大约要2美元,而一瓶气体就要1000美元。

 徐博士创造的在空气中生长石墨烯(GraphAir)的方法只需要30分钟即可完成,并且使用可再生油,以及环境空气,而无需真空过程。

开创性的净水方式 

随后,徐博士团队与悉尼科技大学(UTS)和维多利亚大学的净水中心携手合作,他们发现,与大多数石墨烯不同的是,空气中生长的石墨烯可以渗透水。

“通常,石墨烯不应透水透气,”徐博士说,

“但我发现我们的石墨烯可以透水,同时过滤盐和化学物质。”

温的脏水经过GraphAir过滤器后,变成完全安全、干净的饮用水。即使是从悉尼港取水,也可以通过过滤器变成饮用水!

GraphAir过滤器不会堵塞或变脏,刺鼻的化学物质也不会损坏它,而且它比其他商用过滤器的净化效率更高。

“我们至今还没有找到能破坏GraphAir薄膜的东西,”徐博士说。

构建原型

CSIRO小组目前正在寻找商业合作伙伴,以创建更大片的GraphAir来构建原型系统。该系统可以回收单体建筑物和周边地区的废水。

“考虑到生产成本和环境影响,各国正在减少建设大规模的海水淡化和水处理厂,”徐博士说。

大多数的反渗透水处理厂的运行需要消耗巨大的能源,而且脱盐过程会产生含盐废物。

“现在的趋势是为单体建筑物选择一种规模更小、更环保的水处理方案,我们认为GraphAir会是完美的选择。”

全球影响

GraphAir也可用于发展中国家,将脏水、具有危险性的水转化成干净的、可饮用的水。

据联合国教科文组织(UNESCO)预测,到2025年,18亿人口将生活在绝对缺水的国家或地区,三分之二的世界人口可能处于缺水状态。

每年已经有数百万人,其中主要是儿童,死于与供水不足和卫生有关的疾病。

徐博士强烈希望所有有需要的人都能获得清洁水。

对于一个声称自己是“普通”学生的人来说,这是一个伟大的抱负。

徐博士获得了悉尼大学的理学学士和商业学士学位。他认为,在考虑如何商业化和扩大创新规模时,这些知识为他提供了强大的支持——然后他继续攻读博士学位,专注研究石墨烯。

自从2002年17岁独自一人从首尔搬到悉尼读完高中最后一年以来,他已经在澳大利亚生活了16年。

他说:“我的父母总是希望我成为世界的一部分,而不仅仅是待在韩国。”

他们的梦想,以及他自己的梦想,正在通过他与CSIRO制造的GraphAir项目合作实现,并计划于2019年在发展中国家社区开始实地试验。

他说:“我想做一些造福社会和世界的事情。”

▲点击视频了解更多