含有盐分的尿布技术如何从稀薄空气中吸水

将水凝胶与氯化锂结合,可以生产“超纯”水,即使在沙漠中也能做到。
MIT hydrogel cell closeup
将水凝胶与氯化锂结合,可以创造一种从空气中提取饮用水的新方法。 MIT新闻

一种常用于 一次性婴儿纸尿裤 的、类似橡胶的 水凝胶,在添加了盐后,已被证明可以吸收创纪录的水分。更重要的是,收集到的水分可以被加热、冷凝并随后收集成“超纯”水。

水凝胶——一种主要由水和交联聚合物组成的材料——由于其能够膨胀并容纳更多液体,长期以来一直被用作婴儿纸尿裤的超强吸水成分。同时,某些盐类以其强大的吸湿性而闻名——它们是能从周围空气中吸收水分的材料。例如,氯化锂可以吸收自身质量10倍以上的水分。正如最近在《 Advanced Materials 》杂志上的一篇论文所详述的那样,麻省理工学院设备研究实验室 的一个团队结合了“两全其美”,创造出一种合成增强的水凝胶,能够直接从像沙漠一样干燥的周围空气中提取水分。

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“水凝胶可以储存大量的水,而盐可以捕获大量的水蒸气。因此,将两者结合是很直观的,”论文的合著者之一、现任柏林洪堡大学首席研究员的Gustav Graeber说。

研究人员表示,之前的研究只在1-2天内将水凝胶浸入盐水中,效果甚微。然而,通过让他们的聚丙烯酰胺水凝胶在氯化锂溶液中浸泡30天,麻省理工学院的团队记录下了每克聚合物吸收24克盐——作为参考,之前的最高记录仅为每克聚合物吸收6克盐。

在各种湿度条件下,该团队的增强型水凝胶都能膨胀并吸收大量的空气水分而不泄漏。“最值得注意的是,” MIT报道,“……在30%相对湿度的非常干燥条件下,该凝胶捕获了创纪录的每克材料1.79克水。”

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“任何沙漠在夜间都会有如此低的相对湿度,所以可以想象,这种材料可以在沙漠中产生水,”机械工程研究生、论文合著者Carlos Díaz-Marin解释说。未来,该团队希望加快其超级水凝胶的吸收过程,以便纯净水能够“每天采集24次”,而不是仅一次。从那里,生产速度和可扩展性的进步有一天可以使该凝胶在全球最干旱、最易发生干旱的地区部署为被动式集水剂。

 

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