Mit szólnál a tengervíz hatékony sótalanításához? Sok víz alacsony áron
A tiszta, biztonságos ivóvízhez való hozzáférés olyan szükséglet, amelyet sajnos a világ számos részén rosszul kielégítenek. A tengervíz sótalanítása a világ számos régiójában nagy segítséget jelentene, ha természetesen megfelelő hatékonyságú és ésszerű gazdaságos módszerek állnának rendelkezésre.
Új remény a költséghatékony fejlesztésére módjai, hogy friss vizet nyerjenek a tengeri só eltávolításával tavaly jelent meg, amikor a kutatók típusanyagot használó vizsgálatok eredményeiről számoltak be fémorganikus váz (MOF) a tengervíz szűrésére. Az ausztrál Monash Egyetem kutatócsoportja által kifejlesztett új módszer lényegesen kevesebb energiát igényel, mint más módszerek – állítják a kutatók.
MOF fémorganikus vázak erősen porózus anyagok, nagy felülettel. A kis térfogatra hengerelt nagy munkafelületek kiválóan alkalmasak szűrésre, pl. részecskék és részecskék befogása folyadékban (1). Az új típusú MOF az ún PSP-MIL-53 só és szennyező anyagok felfogására szolgál a tengervízben. Vízbe helyezve szelektíven megtartja felületén az ionokat és a szennyeződéseket. 30 percen belül a MOF képes volt a víz összes oldott szilárdanyag-tartalmát (TDS) 2,233 ppm-ről (ppm) 500 ppm alá csökkenteni. Ez egyértelműen az Egészségügyi Világszervezet által a biztonságos ivóvízre ajánlott 600 ppm küszöb alatt van.
1. Egy fémorganikus membrán működésének megjelenítése a tengervíz sótalanítása során.
Ezzel a technikával a kutatók napi 139,5 liter édesvizet tudtak előállítani kilogrammonként MOF-anyagonként. Miután a MOF hálózat „feltelik” részecskékkel, gyorsan és egyszerűen megtisztítható újrafelhasználás céljából. Ehhez napfényre helyezik, amely mindössze négy perc alatt szabadítja fel a beszorult sókat.
„A termikus párologtatásos sótalanítási eljárások energiaigényesek, míg más technológiák, mint pl fordított ozmózis (2), számos hátrányuk van, beleértve a membrántisztításhoz és a klórmentesítéshez szükséges nagy energia- és vegyszerfelhasználást” – magyarázza Huanting Wang, a Monash kutatócsoportjának vezetője. „A napfény a legbőségesebb és legmegújulóbb energiaforrás a Földön. Az új adszorbens alapú sótalanítási eljárásunk és a napfény regenerációra való felhasználása energiatakarékos és környezetbarát sótalanítási megoldást jelent.”
2. Ozmózisos tengervíz sótalanító rendszer Szaúd-Arábiában.
A graféntől az intelligens kémiáig
Az elmúlt években sok új ötlet született energiahatékony tengervíz sótalanítás. A "Fiatal Technikus" szorosan figyelemmel kíséri ezen technikák fejlődését.
Többek között írtunk az Austini Egyetemen az amerikaiak, a Marburgi Egyetemen a németek ötletéről, hogy egy kis chipet használjunk olyan anyagból, amelyen elhanyagolható feszültségű (0,3 V) elektromos áram folyik át. A készülék csatornájában áramló sós vízben a klórionok részlegesen semlegesítik és képződnek elektromos mezőmint a kémiai sejtekben. A hatás az, hogy a só az egyik, a friss víz pedig a másik irányba áramlik. Megtörténik az izoláció friss víz.
A Manchesteri Egyetem brit tudósai Rahul Nairi vezetésével 2017-ben létrehoztak egy grafén alapú szitát a só hatékony eltávolítására a tengervízből.
A Nature Nanotechnology folyóiratban megjelent tanulmányban a tudósok azzal érveltek, hogy felhasználható sótalanító membránok létrehozására. grafén-oxid, a nehezen beszerezhető és drága tiszta grafén helyett. Az egyrétegű grafént kis lyukakba kell fúrni, hogy átjárható legyen. Ha a furat mérete 1 nm-nél nagyobb, a sók szabadon áthaladnak a furaton, ezért a fúrandó lyukak kisebbek kell, hogy legyenek. Ugyanakkor a vizsgálatok kimutatták, hogy a grafén-oxid membránok megnövelik a vastagságot és a porozitást, ha vízbe merítik. Orvos csapat. Nairi kimutatta, hogy a membrán grafén-oxiddal történő bevonása további epoxigyantaréteggel növelte a gát hatékonyságát. A vízmolekulák átjutnak a membránon, de a nátrium-klorid nem.
Szaúd-arábiai kutatók egy csoportja kifejlesztett egy olyan eszközt, amely szerintük hatékonyan átalakítja az erőművet a víz "fogyasztójából" "édesvíz-termelővé". A tudósok néhány évvel ezelőtt publikáltak egy tanulmányt, amely ezt leírja a Nature-ben. új napelemes technológiaamely egyszerre képes sótalanítani a vizet és termelni elektromosság.
Az épített prototípusba a tudósok vízkészítőt szereltek a hátulsó részbe. napelem. Napfényben a sejt elektromosságot termel és hőt bocsát ki. Ahelyett, hogy ezt a hőt a légkörbe veszítené, a készülék ezt az energiát egy olyan üzembe irányítja, amely a hőt a sótalanítási folyamat energiaforrásaként használja fel.
A kutatók sós vizet és nehézfém-szennyeződéseket, például ólmot, rezet és magnéziumot tartalmazó vizet juttattak a lepárlóba. A készülék a vizet gőzzé alakította, amely aztán áthaladt egy műanyag membránon, amely kiszűrte a sót és a törmeléket. Ennek a folyamatnak az eredménye a tiszta ivóvíz, amely megfelel az Egészségügyi Világszervezet biztonsági előírásainak. A tudósok szerint a körülbelül egy méter széles prototípus óránként 1,7 liter tiszta vizet tudott termelni. Egy ilyen eszköz ideális helye száraz vagy félszáraz éghajlat, vízforrás közelében.
Guihua Yu, a texasi Austin Állami Egyetem anyagtudósa és csapattársai 2019-ben javasolták hatékonyan szűri a tengervíz hidrogéleit, polimer keverékekamelyek porózus, vízelnyelő szerkezetet hoznak létre. Yu és munkatársai két polimerből készítettek gélszivacsot: az egyik egy vízmegkötő polimer, az úgynevezett polivinil-alkohol (PVA), a másik pedig egy fényelnyelő, az úgynevezett polipirrol (PPy). Összekevertek egy harmadik polimert, a kitozánt, amely szintén erősen vonzza a vizet. A tudósok a Science Advances-ben arról számoltak be, hogy 3,6 liter/óra tiszta víztermelést értek el a sejtfelület négyzetméterénként, ami a valaha feljegyzett legmagasabb érték, és körülbelül tizenkétszer jobb, mint amit ma kereskedelmi forgalomban állítanak elő.
A tudósok lelkesedése ellenére nem hallani arról, hogy az új anyagok felhasználásával végzett új, ultrahatékony és gazdaságos sótalanítási módszerek szélesebb körű kereskedelmi alkalmazást találnának. Amíg ez meg nem történik, légy óvatos.
