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通过水合离子精密调控层间距的叠层（氧化）石墨烯膜，实现了盐溶液中水分子与不同离子的精确筛分。对于具有最小水合直径的钾离子，科研人员采用经过钾离子溶液浸泡的石墨烯膜阻止水合钾离子进入，有效截留盐溶液中包括钾离子本身在内的所有离子，同时还能保持水分子快速透过，使得盐离子和纯水分别在石墨烯膜的进料侧和渗透侧高效富集。
石墨烯由单层六边形晶体状的碳原子组成，延展性和导电性极好，是最受瞩目的未来世界新材料之一。但是，现有的生产方法（例如化学气相沉积法）不仅成本高昂，且产量很少，石墨烯筛网的批量生产和规模化应用几乎是一件遥不可及的事。奈尔博士的团队发布文章中，展示了如何透过使用氧化石墨烯来控制成本，进而解决这一难题。
联合国预计到 2025 年全世界 14% 的人将面临淡水资源缺少的问题。随着气候变化，城市水供应量将会不断下降。发达的现代国家纷纷加强海水淡化设备的研发。
石墨烯纯水设备运用到了草莓种植当中，不仅可以自动调节土壤酸碱度，及时补充草莓生长所需的微量元素，还能将自来水过滤为纯净水，这些喝纯净水长大的草莓都能达到有机食品标准。
灌溉用水是引进石墨烯纯水再经净化设备处理过的，草莓喝的水经过6层反渗透膜过滤，比人们喝的矿泉水洁净度都要高。
以色列、荷兰、日本、韩国等国先后在西红柿、盆栽蔬菜基、椰糠栽培番茄、空中草莓、无土栽培种中应用石墨烯净水纯水反渗透设备实现绿色、新颖、健康、无公害的特点，使得无土栽培成为农业的高端技术，也使无土栽培市场前景广大。
石墨烯海水淡化设备配备了光吸收率极高的二维纳米材料，光热转化效率可达90%以上。石墨烯海水淡化，淡水净化，通过氧化石墨烯新型光热材料、材料表面超亲水性设计，实现海水淡化系统光热水蒸发率85%，产品通过光热蒸发-冷凝的技术原理（光-蒸馏）淡化海水，可高效脱除海水中的盐分、重金属污染物、固体悬浮物和细菌等，产水水质高，且适用于海水、盐卤水、河水等多种水源。产品使用高强度的柔性薄膜材料生产，具有可充放气的结构，存储体积小，方便运输携带。便携式海水淡化设备可为出海渔民、远洋轮船船员、野外作业人员、户外旅行者、军队等提供淡水保障，是淡水供应短缺的情况下保障生命安全的一道坚固防线。