新型过滤技术增强废水净化效果，使其更节能

水净化技术可降低某些物质的浓度，如细菌、真菌、病毒、藻类、寄生虫和悬浮颗粒。有几个物理、生物和化学过程，在过去的几十年里，我们一直在使用像紫外线这样的电磁辐射来净化水。

用于饮用水、化学和工业应用的水过滤和处理过程占美国总耗电量的近 13%，每年向大气排放 2.9 亿公吨二氧化碳。将其放在上下文中，它相当于世界上所有人类的总重量。

为了净化水，它通常通过一个带有小孔的膜。这些孔的尺寸小到足以过滤掉比水分子大的杂质或颗粒。由于这些膜容易因堵塞而“磨损”，因此它们需要更高的电压来推动水分子，并且经常需要更换堵塞的膜，从而增加了水处理成本。

现在，哈佛大学的研究人员开发了一种新型膜，它需要比传统膜低得多的压力来过滤水中的悬浮颗粒。他们称其为液门膜 (LGM)。它的效率是现有膜的两倍（在能源消耗方面），使用寿命是现有膜的三倍。

LGM 可用于各种水处理环境，减少大型工业过程（包括天然气和石油钻井）的电力消耗和成本。

每个液体门控膜都涂有一种特殊的液体，以“封闭”相填充和密封孔隙，充当可逆门。当你施加压力（过滤水）时，膜孔内的液体被拖向末端，形成开放的孔，可以配置为让某些气体或液体通过。

参考：AIP | doi:10.1063/1.5047480 |哈佛大学

这可以防止由于液体表面光滑而导致膜的“磨损”。由于LGMs能够从不同的液体混合物中分离目标物质，因此可用于工业液体处理。

标准膜和门控膜的跨膜压 (TMP) |研究人员提供

为了制造 LGM，研究人员在传统过滤膜的微小圆盘（25 毫米）中注入了一种特殊的液体润滑剂全氟聚醚，该润滑剂已在航空业使用了 3 多年。

研究人员将膨润土混合在水中，并通过施加适当的压力使其通过 LGM 的孔隙。然后他们将结果与传统膜进行了比较。

液体闸门膜比传统膜出现磨损的迹象要晚得多：在需要手动去除堆积在膜上的物质之前，它们有效过滤水的时间比未经处理的膜长 3 倍。此外，在过滤过程中，他们的膜上聚集的纳米粘土减少了 60%。

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为了启动过滤，LGM 需要的压力降低 16%，从而节省更多能源。这可以提高用于各种行业的水处理机制的过滤率，包括纺织、石化、生物制药制造以及食品和饮料加工。

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