一种新型便携式装置有望更轻松地去除水中的盐分，从而制成饮用水。
该设备运行所需电力少于手机充电器，还可由一块小型太阳能电池板供电。
它利用电力去除盐分，而传统装置需要使用过滤器。
其他装置难以小型化，因为它们需要高压泵推动水流经过滤器。
这款新设备有望帮助资源极度匮乏的地区，例如小岛上的社区或货船上的人员。
麻省理工学院研究人员研发了一种便携式海水淡化装置，重量不到10千克，可去除颗粒物和盐分，制取饮用水。
这款行李箱大小的设备运行所需电力少于手机充电器，也可由一块小型便携式太阳能电池板供电；这类电池板可在网上以约50美元购买。它能自动制取符合世界卫生组织质量标准的饮用水。这项技术被集成在一款便于用户操作的设备中，只需按下一个按钮即可运行。
与其他需要水流经过滤器的便携式海水淡化装置不同，这款设备利用电力去除水中的颗粒物，无需更换过滤器，因此大幅降低了长期维护需求。
这使该装置有望部署在偏远且资源极度匮乏的地区，例如小岛上的社区或远洋货船上。它还可用于帮助逃离自然灾害的难民，或供执行长期军事任务的士兵使用。
“这确实是我和我的团队历经10年探索的成果。多年来，我们一直在研究各个海水淡化过程背后的物理原理；但把所有这些进展集成到一个箱子里，构建一套系统，并在海洋中进行演示，对我来说是一次意义非凡且令人欣慰的经历。”论文资深作者韩俊勇（Jongyoon Han）说道。他是电气工程与计算机科学、生物工程教授，也是电子学研究实验室（RLE）成员。
与韩俊勇共同撰写论文的还有第一作者、RLE研究科学家尹正孝（Junghyo Yoon）；前博士后研究员权赫振（Hyukjin J. Kwon）；东北大学博士后研究员康成九（SungKu Kang）；以及美国陆军作战能力发展司令部（DEVCOM）的埃里克·布拉克（Eric Brack）。这项研究已在线发表于《环境科学与技术》。
无需过滤器的技术
尹正孝解释说，市售便携式海水淡化装置通常需要高压泵推动水流经过滤器；若要在不损害设备能效的前提下将其小型化，难度很大。
他们的装置则采用了一种名为离子浓差极化（ICP）的技术。韩俊勇的团队在10多年前率先提出了这项技术。ICP过程不通过过滤来净水，而是在水流通道上下方设置膜，并施加电场。水流经过时，膜会排斥带正电或负电的颗粒，包括盐分子、细菌和病毒。这些带电颗粒被引导进入另一股水流，最终随之排出。
这一过程能够去除溶解态和悬浮态固体，让洁净水通过通道。由于只需要低压泵，ICP比其他技术耗能更少。
不过，ICP并不总能去除通道中央漂浮的所有盐分。因此，研究人员加入了第二种工艺——电渗析，以去除残留的盐离子。
尹正孝和康成九利用机器学习，找出了ICP与电渗析模块的理想组合。最佳配置包括两阶段ICP处理：水在第一阶段流经六个模块，随后在第二阶段流经三个模块，之后再进行一次电渗析处理。这样既最大限度地降低了能耗，也确保了处理过程能够自清洁。
尹正孝解释说：“确实有些带电颗粒可能会被离子交换膜捕获；如果它们被困住，我们只需反转电场的极性，就能轻松去除这些带电颗粒。”
研究人员缩小并叠放ICP和电渗析模块，以提高能效，并使其能够装入便携式设备。研究人员将设备设计得便于非专业人士使用，只需按下一个按钮即可启动自动海水淡化和净化过程。当盐度和颗粒数量降至特定阈值时，设备便会通知用户水已达到可饮用标准。
研究人员还开发了一款智能手机应用，可无线控制该装置，并实时报告耗电量和水的盐度。
海滩测试
在使用不同盐度和浊度（混浊程度）的水完成实验室测试后，研究人员在波士顿卡森海滩对设备进行了实地测试。
尹正孝和权赫振将箱体放在岸边，并把进水管抛入水中。大约半小时后，设备就将一只塑料饮水杯装满了清澈、可饮用的水。
韩俊勇说：“设备第一次运行就成功了，这令人十分兴奋，也很意外。但我认为，我们成功的主要原因，是一路上积累的这些细小进步。”
制得的水达到并超过了世界卫生组织的水质指南要求；该装置将悬浮固体的含量至少降低了10倍。他们的原型机每小时可制取0.3升饮用水，每升水仅需20瓦的电力。
尹正孝说：“目前，我们正努力提高产水速度。”
韩俊勇说，设计便携式系统时，最大的挑战之一是打造一款直观易用、任何人都能操作的设备。
尹正孝希望通过计划创办的初创公司将这项技术商业化，并让设备更易于使用，同时提高其能效和产水速度。
在实验室里，韩俊勇希望将过去十年积累的经验用于解决海水淡化以外的水质问题，例如快速检测饮用水中的污染物。
他说：“这无疑是一个令人振奋的项目，我为我们迄今取得的进展感到自豪，但还有很多工作要做。”
例如，纽约大学阿布扎比分校水研究中心主任、工程学教授尼达尔·希拉尔（Nidal Hilal）指出，尽管“采用电膜工艺开发便携式系统，是离网小规模海水淡化领域一个新颖且令人振奋的方向”，但污堵的影响，尤其是在水浊度较高时，可能会显著增加维护需求和能源成本。希拉尔没有参与这项研究。
他补充说：“另一项局限是使用了昂贵的材料。若能看到采用低成本材料的类似系统，将会很有意思。”
这项研究部分由DEVCOM士兵中心、阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔水与食品系统实验室（J-WAFS）、东北大学实验人工智能博士后奖学金项目以及鲁克斯人工智能研究所资助。
