如何製造最乾淨的水? 奧地利科學家研發「超淨水」

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奧地利維也納科技大學科研人員上周四(23日)宣布,能夠在真空環境下,製造世界上最乾淨的水滴。

這種「超淨水」還有助解釋,為何一些物質會自我清潔,如塗有二氧化鈦(TiO2,應用於防曬用品、食物色素等)的表面,它們如何在與空氣和水接觸後,形成一層神秘的分子薄膜。

共同撰寫該研究報告的化學家迪堡(Ulrike Diebold)表示,「我們有4個實驗室(世界各地)研究這個問題,得出4種不同的解釋。」

迪堡稱,當二氧化鈦表面暴露在紫外線下時,該物質會消耗掉任何表面上的有機化合物。這為這些表面帶來許多有用特性。例如,即使在潮濕的浴室中,塗有TiO2的鏡子表面都不會覆蓋着水蒸氣。

但當塗有TiO2的表面置於黑暗房間,太長時間該表面會神秘地形成一層污垢。

對於這種現象,大多數解釋是指,環境中的水蒸氣與該塗層產生某種化學反應引致。但研究團隊讓超淨水滴接觸該表面後,結果證明如果單獨只有水,則不會產生有關薄膜。

維也納科技大學化學家迪堡(右)團隊8月23日宣布在真空環境下,製造出世界上最乾淨的水滴。(維也納科技大學圖片)

真空裝置製造超淨水

那麼超淨水是如何製造出來?這過程並不容易,因為水很容易被微量雜質污染,正常情況下根本不存在百分百純淨的水。為了盡量接近百分百純淨,迪堡說,她的團隊必須設計一個專門裝置。

該裝置設有多個腔室(chamber),其中一個處於真空狀態,裏面掛起一根冷卻至攝氏零下140度的「手指」裝置。研究員隨後把純淨的水蒸氣樣品,從相鄰的腔室釋放到真空腔室中,這樣水就會在「手指」的尖端形成一個冰柱。研究員再加熱冰柱,使其融化,然後滴到真空室下面的一片TiO2上,再快速蒸發到超低壓腔室中。

空氣是塗層薄膜出現的關鍵因素

經過上述過程之後,研究員發現該TiO2塗層,即使接觸過超淨水之後,並沒有出現預期的分子薄膜,因此可以排除水的作用。迪堡說:「關鍵是水和二氧化鈦之前都沒有暴露在空氣中。」

之後的研究顯示,關鍵在於空氣。該膜完全不是由水或與水有關的化合物組成。上面反而留有醋酸(使醋具有酸味)和甲酸(一種相似的化合物)物質。兩者都是植物生長的副產品,微量存在於空氣中。

(Live Science)



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