Какво ще кажете за ефективно обезсоляване на морска вода? Много вода на ниска цена

Достъпът до чиста, безопасна питейна вода е необходимост, която за съжаление е слабо удовлетворена в много части на света. Обезсоляването на морската вода би било от голяма помощ в много части на света, ако, разбира се, бяха налични методи, които са адекватно ефективни и в рамките на разумна икономия.

Нова надежда за развитие на икономически ефективни начини за получаване на прясна вода чрез премахване на морската сол се появи миналата година, когато изследователите съобщиха за резултатите от проучвания, използващи типов материал органометален скелет (MOF) за филтриране на морска вода. Новият метод, разработен от екип в австралийския университет Монаш, изисква значително по-малко енергия от другите методи, казаха изследователите.

MOF органометални скелети са силно порести материали с голяма повърхност. Големите работни повърхности, навити на малки обеми, са чудесни за филтриране, т.е. улавяне на частици и частици в течност (1). Новият тип MOF се нарича PSP-MIL-53 използва се за улавяне на сол и замърсители в морската вода. Поставен във вода, той избирателно задържа йони и примеси на повърхността си. В рамките на 30 минути MOF успя да намали общите разтворени твърди вещества (TDS) на водата от 2,233 ppm (ppm) до под 500 ppm. Това е очевидно под прага от 600 ppm, препоръчан от Световната здравна организация за безопасна питейна вода.

1. Визуализация на работата на органометална мембрана по време на обезсоляване на морска вода.

Използвайки тази техника, изследователите успяха да произведат до 139,5 литра прясна вода на килограм MOF материал на ден. След като MOF мрежата се „напълни“ с частици, тя може бързо и лесно да бъде почистена за повторна употреба. За целта се поставя на слънчева светлина, която освобождава уловените соли само за четири минути.

„Процесите на термично изпарително обезсоляване са енергоемки, докато други технологии като напр обратна осмоза (2), те имат много недостатъци, включително висока консумация на енергия и химикали за почистване и дехлориране на мембраните“, обяснява Хуантинг Уанг, ръководител на изследователския екип в Monash. „Слънчевата светлина е най-разпространеният и възобновяем източник на енергия на Земята. Нашият нов процес на обезсоляване на базата на адсорбенти и използването на слънчева светлина за регенерация осигуряват енергоспестяващо и екологично решение за обезсоляване."

2. Осмотична система за обезсоляване на морска вода в Саудитска Арабия.

От графен до интелигентна химия

През последните години се появиха много нови идеи за енергийно ефективно обезсоляване на морска вода. „Млад техник“ следи отблизо развитието на тези техники.

Писахме, наред с други неща, за идеята на американците в университета в Остин и германците в университета в Марбург, които да използвате малък чип от материал, през който протича електрически ток с незначително напрежение (0,3 волта). В солена вода, която тече вътре в канала на устройството, хлорните йони се неутрализират частично и се образуват електрическо полекакто в химическите клетки. Ефектът е, че солта тече в едната посока, а прясната вода в другата. Случва се изолация прясна вода.

Британски учени от университета в Манчестър, водени от Рахул Наири, създадоха сито на основата на графен през 2017 г., за да отстранят ефективно солта от морската вода.

В проучване, публикувано в списание Nature Nanotechnology, учените твърдят, че може да се използва за създаване на мембрани за обезсоляване. графен оксид, вместо труден за намиране и скъп чист графен. Еднослойният графен трябва да се пробие в малки дупки, за да стане пропусклив. Ако размерът на отвора е по-голям от 1 nm, солите ще преминават свободно през отвора, така че дупките, които трябва да се пробият, трябва да са по-малки. В същото време проучванията показват, че мембраните от графенов оксид увеличават дебелината и порьозността при потапяне във вода. Лекарски екип. Nairi показа, че покриването на мембраната с графенов оксид с допълнителен слой епоксидна смола повишава ефективността на бариерата. Водните молекули могат да преминат през мембраната, но натриевият хлорид не може.

Група изследователи от Саудитска Арабия са разработили устройство, което смятат, че ефективно ще трансформира електроцентрала от "консуматор" на вода в "производител на прясна вода". Преди няколко години учените публикуваха документ, описващ това в Nature. нова слънчева технологиякойто може да обезсолява вода и да произвежда едновременно електричество.

В изградения прототип учените инсталираха водач отзад. слънчева батерия. На слънчева светлина клетката генерира електричество и отделя топлина. Вместо да губи тази топлина в атмосферата, устройството насочва тази енергия към инсталация, която използва топлината като източник на енергия за процеса на обезсоляване.

Изследователите въведоха в дестилатора солена вода и вода, съдържаща примеси от тежки метали като олово, мед и магнезий. Устройството превърна водата в пара, която след това премина през пластмасова мембрана, която филтрира солта и отломките. Резултатът от този процес е чиста питейна вода, която отговаря на стандартите за безопасност на Световната здравна организация. Учените казаха, че прототипът, широк около метър, може да произвежда 1,7 литра чиста вода на час. Идеалното място за такова устройство е в сух или полусух климат, близо до водоизточник.

Гуихуа Ю, учен по материали от Държавния университет в Остин, Тексас, и неговите съотборници предложиха през 2019 г. ефективно филтриращи хидрогелове с морска вода, полимерни смесикоито създават пореста, абсорбираща вода структура. Ю и колегите му създадоха гел гъба от два полимера: единият е водосвързващ полимер, наречен поливинил алкохол (PVA), а другият е лек абсорбент, наречен полипирол (PPy). Те смесват трети полимер, наречен хитозан, който също има силно привличане към водата. Учените съобщават в Science Advances, че са постигнали производство на чиста вода от 3,6 литра на час на квадратен метър клетъчна повърхност, което е най-високото регистрирано някога и около дванадесет пъти по-добро от това, което се произвежда днес в търговски версии.

Въпреки ентусиазма на учените, не се чува, че новите ултраефективни и икономични методи за обезсоляване с използване на нови материали ще намерят по-широко търговско приложение. Докато това се случи, бъдете внимателни.