随着人口的繁荣和长期的干旱持续，南加州的卡尔斯巴德等沿海城市越来越多地转向海水淡化，以补充日益减少的淡水供应。现在，能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的科学家正在研究如何使海水淡化成本降低，这些科学家们制定了有希望的设计规则，用于制造所谓的“热响应”离子液体以将水与盐分离。
离子液体是一种与水结合的液体盐，使其可用于正向渗透，从而将污染物与水分离。更好的是热响应离子液体，因为它们使用热能而不是电，这是传统反渗透(RO)脱盐用于分离所需的。伯克利实验室最近发表在Nature Communications Chemistry杂志上的研究，研究了几种离子液体/水的化学结构，以确定哪种“配方”效果最好。
“目前最先进的反渗透海水淡化工作非常顺利，但由电力驱动的反渗透海水淡化成本令人望而却步，”该研究的共同作者罗伯特科斯特基说。“我们的研究表明，使用低成本的”自由“热量 - 例如地热或太阳能热或机器产生的工业废热 - 与热响应离子液体相结合，可以抵消当前RO的大部分成本。海水淡化技术完全依赖电力。“
Koskecki是伯克利实验室能源技术领域能量存储和分布式资源(ESDR)部门的副主任，与伯克利实验室分子铸造厂的科学家兼科学家Jeff Urban合作，研究离子液体在水中的行为。分子水平。
使用由ESDR部门的研究人员提供的核磁共振光谱和动态光散射，以及分子铸造厂的分子动力学模拟技术，该团队取得了意想不到的发现。
Urban长期以来一直认为，有效的离子液体分离依赖于有机成分(离子液体中既没有带正电或带负电的部分)与带正电离子的总比例。但伯克利实验室团队了解到，离子液体与海水分离的水分子数量取决于其有机成分与带正电离子的接近程度。
“这个结果完全出乎意料，”Urban说。“有了它，我们现在有了设计规则，离子液体中的原子在海水淡化中正在努力工作。”
20世纪50年代最初在加州大学洛杉矶分校开发的基于膜的反渗透技术正在复苏 - 目前在加利福尼亚州有11个海水淡化厂，并且已经提出了更多。伯克利实验室的科学家通过水能恢复研究所，正在寻求一系列技术来提高美国水系统的可靠性，包括海水淡化等先进的水处理技术。
因为正向渗透使用热而不是电，所以热能可以通过可再生资源提供，例如地热和太阳能或工业低等级热量。
“我们的研究是降低海水淡化成本的重要一步，”Kostecki补充道。“这也是国家实验室系统可行的一个很好的例子，基础科学和应用科学之间的跨学科合作可以为有益于后代的难题带来创造性的解决方案。”