Šta kažete na efikasnu desalinizaciju morske vode? Puno vode po niskoj cijeni
Pristup čistoj, bezbednoj vodi za piće je potreba koja je, nažalost, slabo zadovoljena u mnogim delovima sveta. Desalinizacija morske vode bila bi od velike pomoći u mnogim dijelovima svijeta, ako bi, naravno, bile dostupne metode koje su adekvatno efikasne i unutar razumne ekonomije.
Nova nada za razvoj isplativih načini dobivanja slatke vode uklanjanjem morske soli pojavio se prošle godine kada su istraživači objavili rezultate studija koristeći tipski materijal organometalni skelet (MOF) za filtriranje morske vode. Nova metoda, koju je razvio tim na australskom univerzitetu Monash, zahtijeva znatno manje energije od drugih metoda, rekli su istraživači.
MOF organometalni skeleti su visoko porozni materijali sa velikom površinom. Velike radne površine umotane u male količine odlične su za filtraciju, tj. hvatanje čestica i čestica u tečnosti (1). Nova vrsta MOF-a se zove PSP-MIL-53 koristi se za hvatanje soli i zagađivača u morskoj vodi. Postavljen u vodu, selektivno zadržava ione i nečistoće na svojoj površini. U roku od 30 minuta, MOF je uspio smanjiti ukupne otopljene čvrste tvari (TDS) u vodi sa 2,233 ppm (ppm) na ispod 500 ppm. Ovo je jasno ispod praga od 600 ppm koji preporučuje Svjetska zdravstvena organizacija za sigurnu vodu za piće.
1. Vizualizacija rada organometalne membrane tokom desalinizacije morske vode.
Koristeći ovu tehniku, istraživači su mogli proizvesti do 139,5 litara svježe vode po kilogramu MOF materijala dnevno. Jednom kada se MOF mreža “napuni” česticama, može se brzo i lako očistiti za ponovnu upotrebu. Da bi se to postiglo, stavlja se na sunčevu svjetlost, koja oslobađa zarobljene soli za samo četiri minute.
“Procesi termičke evaporativne desalinizacije su energetski intenzivni, dok druge tehnologije kao npr reverzna osmoza (2), imaju mnoge nedostatke, uključujući visoku potrošnju energije i hemikalija za čišćenje membrane i dehlorinaciju,” objašnjava Huanting Wang, vođa istraživačkog tima u Monash-u. “Sunčeva svjetlost je najzastupljeniji i najobnovljiviji izvor energije na zemlji. Naš novi proces desalinizacije baziran na adsorbentima i korištenje sunčeve svjetlosti za regeneraciju pružaju rješenje za desalinizaciju koje štedi energiju i ekološki prihvatljivo.”
2. Osmozni sistem desalinizacije morske vode u Saudijskoj Arabiji.
Od grafena do pametne hemije
Posljednjih godina pojavile su se mnoge nove ideje za energetski efikasna desalinizacija morske vode. "Mladi tehničar" pomno prati razvoj ovih tehnika.
Pisali smo, između ostalog, o ideji Amerikanaca na Univerzitetu Austin i Nijemaca na Univerzitetu Marburg, koji koristiti mali čip iz materijala kroz koji teče električna struja zanemarljivog napona (0,3 volta). U slanoj vodi koja teče unutar kanala uređaja, ioni hlora se delimično neutrališu i formiraju električno poljekao u hemijskim ćelijama. Učinak je da sol teče u jednom smjeru, a slatka voda u drugom. Događa se izolacija slatke vode.
Britanski naučnici sa Univerziteta u Mančesteru, predvođeni Rahulom Nairijem, kreirali su 2017. godine sito na bazi grafena za efikasno uklanjanje soli iz morske vode.
U studiji objavljenoj u časopisu Nature Nanotechnology, naučnici su tvrdili da se može koristiti za stvaranje membrana za desalinizaciju. grafen oksid, umjesto teško dostupnog i skupog čistog grafena. Jednoslojni grafen treba izbušiti u male rupe kako bi bio propustljiv. Ako je veličina rupe veća od 1 nm, soli će slobodno proći kroz rupu, tako da rupe koje treba izbušiti moraju biti manje. Istovremeno, studije su pokazale da grafen oksidne membrane povećavaju debljinu i poroznost kada su uronjene u vodu. Doktorski tim. Nairi je pokazao da oblaganje membrane grafen oksidom sa dodatnim slojem epoksidne smole povećava efikasnost barijere. Molekuli vode mogu proći kroz membranu, ali natrijum hlorid ne može.
Grupa istraživača iz Saudijske Arabije razvila je uređaj za koji vjeruju da će učinkovito transformirati elektranu iz "potrošača" vode u "proizvođača slatke vode". Naučnici su prije nekoliko godina objavili rad koji opisuju ovo u časopisu Nature. nova solarna tehnologijakoji može desalinirati vodu i proizvoditi u isto vrijeme struja.
U izgrađenom prototipu, naučnici su u stražnji dio ugradili proizvođač vode. solarna baterija. Na sunčevoj svjetlosti, ćelija stvara električnu energiju i oslobađa toplinu. Umjesto da ovu toplinu gubi u atmosferu, uređaj usmjerava ovu energiju u postrojenje koje koristi toplinu kao izvor energije za proces desalinizacije.
Istraživači su u destilator uveli slanu vodu i vodu koja sadrži nečistoće teških metala kao što su olovo, bakar i magnezij. Uređaj je vodu pretvorio u paru, koja je zatim prošla kroz plastičnu membranu koja je filtrirala sol i ostatke. Rezultat ovog procesa je čista voda za piće koja zadovoljava sigurnosne standarde Svjetske zdravstvene organizacije. Naučnici su rekli da prototip, širok oko metar, može proizvesti 1,7 litara čiste vode na sat. Idealno mjesto za takav uređaj je u suhoj ili polusušnoj klimi, u blizini izvora vode.
Guihua Yu, naučnik o materijalima na Državnom univerzitetu Austin, Teksas, i njegovi saigrači predložili su je 2019. efikasno filtrira hidrogelove morske vode, polimerne mješavinekoji stvaraju poroznu strukturu koja upija vodu. Yu i njegove kolege napravili su gel sunđer od dva polimera: jedan je polimer koji veže vodu nazvan polivinil alkohol (PVA), a drugi je lagani apsorbent koji se zove polipirol (PPy). Pomiješali su treći polimer nazvan hitozan, koji također ima jaku privlačnost za vodu. Naučnici su u Science Advances izvijestili da su postigli proizvodnju čiste vode od 3,6 litara na sat po kvadratnom metru površine ćelije, što je najviše ikada zabilježeno i oko dvanaest puta bolje od onoga što se danas proizvodi u komercijalnim verzijama.
Unatoč entuzijazmu znanstvenika, ne čuje se da će nove ultraefikasne i ekonomične metode desalinizacije korištenjem novih materijala naći širu komercijalnu primjenu. Dok se to ne dogodi, budite oprezni.
