革命性膜技术大幅提升废水净化与能效

水净化技术降低细菌、真菌、病毒、藻类、寄生虫和悬浮颗粒浓度。存在多种物理、生物、化学工艺，过去几十年我们使用电磁辐射如紫外线净水。

水过滤处理——用于饮用、化工和工业应用——占美国总用电量近13%，每年排放2.9亿公吨二氧化碳。为直观理解，相当于全人类体重总和。

净水通常通过微孔膜。孔径足够小过滤大于水分子的杂质或颗粒。因膜易因堵塞“磨损”，需更高电压推动水分子，堵塞膜常需更换，增加水处理成本。

哈佛大学研究人员开发新型膜，过滤水中悬浮颗粒所需压力远低于传统膜。称液体门控膜 (LGMs)。能效提升一倍（能耗减半），寿命延长三倍。

LGMs可用于广泛水处理场景，降低大型工业过程（含油气钻探）用电成本。

每个液体门控膜涂覆特种液体，在“关闭”相填充密封孔隙，作为可逆闸门。施加压力（过滤水）时，膜孔内液体被拖向两端，形成开放孔隙，可配置允许特定气体或液体通过。

参考：AIP | doi:10.1063/1.5047480 | 哈佛大学

液体滑腻表面防止膜“磨损”。因LGMs能从不同液体混合物分离目标物质，可用于工业液体处理。

标准膜与门控膜跨膜压力 (TMP) 对比 | 研究人员提供

制备LGM，研究人员将特种液体润滑剂全氟聚醚渗入常规滤膜微小圆盘（25毫米）。该润滑剂在航空业使用超30年。

研究人员将膨润土混入水通过LGMs孔隙施加适当压力过滤。对比常规膜结果。

液体门控膜磨损迹象出现更晚：有效过滤水时间比未处理膜长3倍，需人工清除膜上堆积物前。过滤期间膜上纳米粘土聚集减少60%。

启动过滤LGMs需压力降低16%，节能更多。可提升纺织、石化、生物制药、食品饮料加工等行业水处理机制过滤速率。

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