海水淡化的終極解決方案
傳說中
再過500年
地下水枯竭
人類將面臨巨大的生存危機
箭哥輾轉反側
心憂天下
難以入眠
為了成為神一樣的男人
箭哥決定半夜抓起賤哥
解決人類的生存危機
「小賤
快起來
我們可是想要成為神的男人
為了500年後大家有水喝
讓我們一起研究研究」
「扯蛋.......」賤哥一臉懵逼
咳咳
以下開始技術性討論
先高溫燒腦預警
首先讓我們先回顧一下歷史
海水淡化的研究進程已經進行了幾百年
海水淡化技術隨水資源危機得到急速發展
常見的蒸餾法、電滲析法、反滲透法等常見的方法
都達到了工業級的生產水準（嗯，獲得了一定的成果）
這裡面的反滲透膜技術由於結構穩定
分離性好等優點成為了30餘年來海水淡化領域的主流
反滲透膜的口徑大小縮小到納米級
這樣海水中的水分子可以自由通過
但無機鹽、重金屬、有機物和膠體細菌等是無法通過的
從而達到初步的海水淡化目的
就目前而言
箭哥了解到海水淡化在材料、技術、能源以及環境等多方面都還存在著一些問題
目前的應用於商業化的技術主要有兩種
分別是
醋酸纖維素膜和聚醯胺複合反滲透膜
這種技術以間苯二胺（MPD）和均苯三甲醯氯（TMC）為聚合單體
通過在聚碸超濾膜上利用界面聚合製備一層聚醯胺分離層
從而得到複合膜
儘管聚醯胺膜表現出了優異的選擇滲透性
但在其它物性以及合成過程上依然存在諸多局限
目前的合成方法中
膜形成時的自終止現象導致膜的厚度非常難控制
所得到的膜材料介於100-200nm之間（很厚）
除此之外還有表面粗糙的特點（是典型的波峰和波谷式起伏結構）
箭哥翻著翻著
突然發現在近期的《科學》雜誌中
有一位美國大學的科學家通過借鑒3D列印的原理
採用電噴霧的方法將兩種聚合單體先分別形成納米級液滴
4然後噴霧到基底上
接著通過聚合形成聚醯胺
實現了膜厚和粗糙度都可精確調控的高效率反滲透膜（是個好方法）
並突破了對支撐基底的依賴性
將海水淡化反滲透膜材料製備技術向前推動了一大步（好像幹了件了不起的大事）
下面一起跟箭哥瞧瞧
如圖所示
有兩種單體溶液在3萬伏的電壓下離開針頭時因受到庫侖排斥作用力而形成納米級的液滴（嗯，庫侖力）
再各自通過3D列印的方式噴塗到所需沉積的表面上（這裡特別選用了滾筒裝置以實現連續的多次沉積）
最後通過聚合反應形成聚醯胺反滲透膜
通過控制單體的濃度、配比、基底移動速率等參數
可以對反滲透膜的孔徑、粗糙度、滲透性和表面親水性進行有效調控
這是電噴霧技術與3D列印技術的大膽結合
將兩種聚合單體依次以納米級液滴的方式沉積在可選基底上
實現了聚醯胺反滲透膜製備技術的突破
接下來我們看圖二
圖2給出在MPD和TMC濃度比為0.5：0.3的條件下
經過5次循環沉積
分別沉積在三種支撐層（PAN50、PS20、PAN450超濾膜）上所形成的聚醯胺反滲透膜
與沉積在鋁箔上的結果相似
這些聚醯胺反滲透膜都具有比商業化的美國陶氏SW30XLE膜低數倍的表面粗糙度
而新型反滲透膜的孔結構也更加緻密
孔隙尺寸更小並且分布更為均勻
這些結構特性帶來了與商業薄膜可比擬的甚至更好的水淡化效果
在MPD和TMC濃度比為0.083：0.05條件下
沉積在PAN450超濾膜上的反滲透膜
表面均方根粗糙度僅為2.3nm（PAN450膜的粗糙度為11.7nm）
脫鹽率達到94%（完全比擬陶式SW30XLE膜）
滲透率達到14.7LMH/bar（陶式SW30XLE膜低於2LMH/bar）
最後箭哥下結論來了
與美國陶氏SW30XLE膜相比，新型反滲透膜的表面粗糙度下降了4至5倍以上
通過以上數據我們可以預見3D列印技術和電噴霧的技術結合所帶來的新型制膜技術
將非常有希望成為划水淡化產業的重大革新
得出結論後
箭哥再也不用擔心500年以後沒有水喝了
安穩睡覺
「那個小賤，能不磨牙嗎」
總感覺要被啃一口
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