中科医院专家 https://m.yiyuan.99.com.cn/bjzkbdfyy/d/260588/水资源安全正成为迫在眉睫的全球挑战。数亿人口已经生活在缺水地区，联合国预测，到年，全球约一半的人口将生活在严重缺水的地区。即使对于发达国家来说，这也将是一场危机。在美国，预计有40个州在未来10年内将出现淡水短缺。随着全球人口和GDP的增长，对淡水的需求也将增加。而且，随着全球气温的持续上升，水资源短缺只会变得更加严重。越来越多需要依靠海水淡化工艺来增加供水量。全球海水淡化能力预计在年至年之间翻一番。但是这些过程成本高昂，并且可能对环境有害。海水淡化的副产品：超高盐度盐水可以是海水盐度的几倍，其管理选择对于内陆海水淡化设施尤其具有挑战性。哥伦比亚大学工程与应用科学学院的研究人员，开发了一种称为变温溶剂萃取的对高盐度盐水的非常规脱盐方法。变温溶剂萃取，英文：temperatureswingsolventextraction，简称TSSE，显示出广泛的应用前景。它与传统方法不同，是一种基于溶剂萃取的技术，它不使用膜、也不基于蒸发相变，但很有效，是可扩展且可持续技术。研究小组报告称，他们的方法能够实现超高盐度盐水的节能零液体排放，是一种高盐度盐水的先进淡化方法，可能改变全球水处理。如图所示变温溶剂萃取过程的示意图。领导这项研究的地球与环境工程助理教授NgaiYinYip说：“零液体排放是海水淡化的最后一个领域。”“蒸发和冷凝水是当前做法，但它非常耗能、成本高得惊人。我们能够在不使水沸腾的情况下实现。这是对超高盐度盐水进行脱盐的一项重大进步，这证明了我们的技术可以成为全球水行业的变革性技术。”该技术过程始于将低极性溶剂与高盐度盐水混合。在低温下，萃取溶剂从盐水中提取水，而不从盐中提取水。通过控制溶剂与盐水的比例，研究人员可以将盐水中的所有水提取到溶剂中，以引起盐的沉淀。在所有水“吸入”到溶剂中之后，盐形成固体晶体并掉落到水中底部，然后可以轻松筛分。研究人员分离出沉淀的盐后，将含水溶剂加热到大约70°C的中等温度。在较高温度下，溶剂对水的溶解度降低，水像海绵一样从溶剂中挤出。分离出的水在溶剂下面形成一层，盐含量比初始盐水少得多。可以容易地将其虹吸掉，然后可以将再生的溶剂重新用于下一个溶剂萃取循环。通过实际实验，研究团队能够在原始溶液中沉淀出90％以上的盐。此外，研究人员估计，该过程仅使用蒸发水所需能量的约四分之一，与热蒸发盐水相比，可节省75％的能量。他们将溶剂重复使用了数个周期，而性能没有明显下降，表明该溶剂在此过程中可反复使用。常规的蒸馏方法需要蒸汽，消耗电力或热力为真空泵提供动力。该技术仅需要适度的温度输入，因此所需的较低级的热能可来自更可持续的来源，例如工业废热、浅井地热和低浓度太阳能集热器。在适当的溶剂和适当的温度条件下，该技术还可以为内陆淡化设施提供具有成本效益和对环境可持续的浓缩物管理方案，利用咸淡的地下水缓解当前和即将来临的水资源压力。除了管理内陆海水淡化浓缩液外，该技术也还可以用于其他高盐度盐水，包括石油和天然气开采中的回流和采出水、蒸汽驱动的发电站产生的废水、煤制化工设施的排放以及垃圾填埋场渗滤液。该研究论文，题为：“通过变温溶剂萃取实现超高盐度盐水的零液体排放”，发表在最近的《环境科学与技术》上。参考：ZeroLiquidDischargeofUltrahighSalinityBrineswithTemperatureSwingSolventExtraction,EnvironmentalScienceTechnology().
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