- 新型水凝膠膜結合油分離與淡化功能，提升處理效率。
- 膜的雙面設計能有效阻擋油滴，同時讓水通過。
- 新技術有潛力減少能耗，簡化操作，降低廢物產生。
- 研究代表設計下一代水處理技術的廣泛策略。
隨著人口增長和產業擴展，非洲、中東及東南亞部分地區的淡水短缺問題日益嚴重，對可持續水源的需求也隨之增加。太陽能海水淡化作為一種有前景的解決方案，利用陽光將海水轉化為淡水，且能耗相對較低。然而，實際環境條件卻帶來了挑戰。靠近港口、航運路線及工業區的海水經常受到油污染，這會導致淡化膜堵塞，降低其性能。儘管許多實驗性太陽能淡化系統在使用清潔鹽水的實驗室測試中顯示出良好效果，但在污染海水中的實際運行效果尚不明確。
新型膜技術的開發
為瞭解決這一限制，釜山國立大學的研究人員開發了一種多功能水凝膠膜，將油分離和太陽能驅動的淡化功能結合於一體。該研究由土木與環境工程系的鄭相賢教授領導，團隊設計了一種膜結構，能同時去除油污染物，並生成淡水，省去了分別處理的階段。該研究於 2026 年 6 月 1 日在線發表，並將於 2026 年 10 月 15 日的《海水淡化》期刊上刊登。
受到選擇性水處理需求的啟發，研究人員開發了一種具有「雅努斯」結構的膜，兩面功能各異。一側為親水性，由幾丁聚糖和聚乙烯醇水凝膠製成，能讓水通過，同時阻擋油滴。而另一側則為疏水性，並包含包裹有碳殼的氧化銅納米顆粒，這些顆粒嵌入納米纖維層中。這種雙面設計能夠處理不同的污染物，同時支持更高效的淡化和油分離。
膜的功能與性能
通過將膜的功能分佈在不同的層中，研究人員避免了油分離和太陽熱產生之間的幹擾，這是單層設計中的常見挑戰。疏水性的一面吸收陽光，將其轉化為熱能，並驅動膜表面的水蒸發。測試顯示，該膜能夠去除 99.99%以上的污染海水中的油，並在不同油滴尺寸和重複循環中保持穩定性能。在太陽能淡化實驗中，其水蒸發速率約為每平方英尺 0.05 加侖，幾乎是傳統單層膜的三倍。
鄭教授表示，這種新膜技術有望利用可再生太陽能，支持更可持續的水處理，並將污染物去除和淡水生成整合在一個平台上。與傳統淡化方法相比，這種集成方法有潛力減少能耗，簡化操作，並最小化次生廢物產生。研究人員認為，該研究中開發的膜代表了設計下一代水處理技術的更廣泛策略。通過將多個處理功能整合到單一膜結構中，這種方法可能為創建更高效和適應性強的系統提供框架，並不僅限於淡化應用。
新膜技術對水處理的影響
隨著全球水資源短缺問題加劇，開發新型水處理技術顯得尤為重要。這項研究展示了如何通過創新膜技術來解決海水淡化中的油污問題，從而提升處理效率。新膜的雙面設計不僅能有效分離油污，還能提高淡化過程的能效。這種集成的水處理方法不僅適用於海水淡化，還有潛力應用於其他水處理領域，為未來的可持續水資源管理提供了新的思路。