无添加、无盐卤排放的太阳热淡化，同时从海水中完全回收矿物质

把阳光和海水变成饮用水

许多沿海社区面临一个难题：四面环海却缺乏安全的饮用水。本文介绍了一种只用阳光就能把海水变成淡水的新方法，同时还能从海水中回收有用的矿物质。该方法避免了许多现有海水淡化厂产生的高盐废卤，旨在为确保水资源和有价值资源提供一种更清洁、更高效的途径。

为何现有淡化技术不足

传统的海水淡化设施，例如基于反渗透的系统，消耗大量能量并将含化学物质的浓缩盐卤大量排放回环境。这些盐卤会损害海洋生物、沿海生态系统，甚至影响地下水。同时，海水中含有大量可溶性矿物质，其中一些在陆地上稀缺且有价值。理想情况下，一个系统应同时提供淡水、将溶解盐转为固体，并且不产生液体废弃物排放。

一种向海“取水”的太阳能金属面板

为应对这一挑战，研究人员构建了一种能同时吸取海水并捕获阳光的特殊金属面板。他们使用快速激光加工方法将薄铝板表面雕刻成带有更小结构的细沟“森林”。这种处理使金属呈现墨黑色并高度吸光，几乎将所有入射阳光转化为热能。它还使表面具有超疏吸水性，即一层薄薄的水膜可借毛细力沿沟槽向上爬升。当阳光照射面板时，薄水膜被加热并迅速蒸发为水蒸气，溶解的盐则留在表面。

让盐远离工作区域

盐分堆积通常会使太阳能蒸发器失效，阻塞水流并反射光线。这项工作的关键进展在于，激光雕刻的面板能自动将新形成的盐晶从中央工作区推移到侧边区域以便收集。作者显示，更深更宽的表面沟槽能提供强劲的相对清淡海水流动，直到达到盐晶前缘。显微观测表明，蒸发首先在外侧的水边界处使盐分浓缩，类似咖啡滴干时形成的咖啡环。随后一种称为盐爬移的过程起作用：含盐薄膜在多孔盐壳上移动，在局部溶解然后向外侧再结晶。这个反复过程使盐边不断远离活跃区，从而保持该区清洁且高效。

无废卤的淡水与固体矿物

在标准阳光下的受控室内测试中，经优化的面板设计达到约1.76千克/平方米/小时的蒸发速率，约四分之三的入射太阳能用于蒸发水分。同时，蒸发出的海水中几乎所有的盐分都以固体晶体形式出现在面板的被动区域，几乎没有返回下方的水体。在连续一周的持续运行中，淡水产量与盐分收集保持稳定，而剩余海水的盐度几乎不变，表明未出现液态废卤累积。来自大西洋、太平洋和印度洋的海水测试表现相似，冷凝水符合既定的饮用水标准。

在让海水可饮用的同时开采海洋矿物

收集到的固体包含预期的常见盐类，如钠、镁、钾和钙，同时也含有微量更有价值的元素，如金、铯、溴和铀。作者建议，通过在面板的部分区域添加选择性涂层，该系统可被调节以捕获特定金属（例如锂），同时仍产出淡水。由于面板能将水拉升至高处，它可以倾斜以随太阳在天空中的位置调整，从而提高日常产量。简而言之，这项工作指出了一种实用途径，可将阳光和海水同时转化为可饮用的水和可采矿的矿物，并规避盐卤排放带来的环境风险。

引用: Tang, L., Singh, S.C., Wei, R. et al. Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water. Light Sci Appl 15, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4

关键词: 太阳淡化, 海水, 零液体排放, 矿物回收, 水净化