作者内森·柯林斯，美国国家加速器实验室 信用:乔治·霍丹/公有领域 世界需要干净的水，而且这种需求只会在未来几十年内增长
然而，海水淡化和其他净水技术通常价格昂贵，需要大量能源才能运行，这使得在全球变暖的情况下，向日益增长的人口提供更多清洁水变得更加困难
能源部SLAC国家加速器实验室和德国帕德伯恩大学的科学家认为，为了向前迈进，研究人员应该使用X射线同步加速器上可用的工具，更好地测量净化咸水或其他污染水所涉及的材料的特性。 SLAC斯坦福同步辐射光源的杰出科学家迈克尔·托尼说:“这是一个很好的时机，国家实验室、学术界和工业合作伙伴可以借此推进与海水淡化和其他清洁水技术相关的科学。”
托尼与合著者SSRL科学家莎伦·博恩和帕德博恩的汉斯-乔治·斯坦吕克教授刚刚在《焦耳》杂志上发表了一篇关于推进清洁水技术的新观点
挑战是巨大的
在世界各地，数十亿人每年至少一个月都在努力寻找干净的饮用水
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到2050年左右，包括与干旱作斗争的加州在内，将超过供给
除此之外，淡化或以其他方式清洁水通常成本高、能源效率低，而且如何改进这些技术并不总是很清楚
例如，在膜反渗透中，盐水在压力下流过膜，推动干净的水通过膜进入淡水流，并在盐水流中保留盐、有机物和污染物
然而，研究人员并不十分了解导致这种过滤的物理和化学过程，也不了解反渗透的一些陷阱(如污垢、有机物和无机物在膜上的积累)是如何干扰这一过程的
“正是这些系统的复杂性使得它们如此难以探测，这就是同步加速器如此有价值的原因，因为它让我们能够探测到这一点，”斯坦吕克教授说
如果研究人员确实更好地理解了反渗透是如何工作的，以及它是如何出错的，他们就可以找到改进这一过程的线索，并为清洁水技术开发新材料
例如，x光光谱学可以揭示哪些分子是污垢的主要原因
x光散射实验和成像方法，如电子显微镜，可以让科学家和工程师更好地了解正在发生的细微变化
其他技术也是如此，比如电容电离，这种技术最适用于低盐度或微咸水，与尖端电池研究密切相关
更重要的是，这种精细的理解可以让研究人员设计新的脱盐材料和减轻结垢
这种研究也为科学家们提供了一个机会，让他们对日益紧迫的全球问题产生更直接的影响——这一因素促使博恩与SLAC的同事和斯坦福大学的化学工程师一起研究净水技术。博恩还致力于了解污染物和营养物质是如何在自然生态系统中循环的
博恩和托尼与斯坦福大学化学工程研究生瓦莱丽·尼曼和威廉·塔佩教授合作，已经开始研究污垢是如何在反渗透膜上积累的
“我想加入这项工作，因为我认为这是一个直接研究一种技术的机会，这种技术可以在面对气候变化时产生影响，”博恩说
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