在淡水资源日益匮乏的今天，污水处置惩罚回用及海水脱盐是人类获取清洁水源的主要途径。正如各人所知，膜疏散手艺是实现上述历程的焦点工具。然而，面临许多高浓度的工业废水或是盐水，一样平常的压力过滤膜也一筹莫展。这是由于高盐浓度的废水意味着高的渗透压，这使得过滤历程需要更高的压力差才华完成，这是现在的反渗透膜难以抵达的。解决这一问题的步伐很简朴，那就是——膜蒸馏。
膜蒸馏是就是一个将膜与蒸馏相团结历程，在古板的膜蒸馏历程中，以疏水多孔膜作为屏障，划分在两次通过热的待疏散原液与渗透液，以温度差所导致的渗透压差作为驱动力，水在一侧的界面处蒸发，水蒸气透过膜孔抵达另一侧，再冷凝下来，从而实现疏散历程。因此，热蒸发历程也成为处置惩罚高浓度废水的唯一途径。现实上，膜蒸馏并不是一个新的看法。这一手艺生长多年，已经从基础研究转向现实应用历程。不过，最近美国加州大学河滨分校David Jassby等人在Nature Nanotechonology 上揭晓了一篇与之相关的研究事情，让老树开出了新花。
图片泉源：Nature Nanotech.
本文研究者捉住了膜蒸馏中的一个要害问题：怎样坚持膜两侧较高的温度差（即驱动力）？他们想到的步伐是：在膜的蒸发一侧安一个加热器，而这层加热器由碳纳米管所组成。其加热原理为焦耳加热，即电流通过导体时因电阻所引起的发热征象。
通例（a）和带碳纳米管加热器（b）的膜蒸馏历程。图片泉源：Nature Nanotech.
不过，基于碳纳米管的焦耳加热器通常不可用于电离度高以及侵蚀性的情形中，而作者所关注的恰恰是这样的情形，因此首先要解决的问题是怎样包管碳纳米管加热器不被侵蚀。他们通过层层喷涂法将碳纳米管与聚乙烯醇（PVA）划分喷涂在疏水多孔膜的外貌。在焦耳加热器事情的时间，由于碳纳米管的电阻更小，因此在施加电压下其外貌会形成双电层，饱和充电的双电层会引起碳纳米管的电氧化降解。为相识决这一问题，作者接纳磷七频交流电来抑制双电层饱和。效果批注，在高于100 Hz的频率下，该加热器能在100 g/L的溶液中，以20 V的电压稳固事情。
碳纳米管-聚乙烯醇膜的SEM图像。图片泉源：Nature Nanotech.
这种自加热的膜在1.5 mm/s的流速下纯水的接纳率可达12.3%，比古板的膜蒸馏组件的理论最大值还高。虽然，这样的组件也保存问题，好比能耗很是高，这个问题可以通过搭建规�；淖氨傅靡曰航�。虽然，也可以通过团结其他的加热方法得以解决，好比使用太阳能举行光热转换（Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201603504，点击阅读详细）。不过，这项事情照旧为新型膜蒸馏组件的设计提供了一条不错的新思绪。
Frequency-dependent stability of CNT Joule heaters in ionizable media and desalination processes
Nature Nanotech., 2017, 12, 557-563, DOI: 10.1038/nnano.2017.102