Как насчет эффективного опреснения морской воды? Много воды по низкой цене
Доступ к чистой, безопасной питьевой воде является потребностью, которая, к сожалению, плохо удовлетворяется во многих частях мира. Опреснение морской воды было бы большим подспорьем во многих регионах мира, если бы, конечно, были доступны методы, которые были бы адекватно эффективны и находились бы в пределах разумной экономии.
Новая надежда на разработку рентабельного способы получения пресной воды путем удаления морской соли появился в прошлом году, когда исследователи сообщили о результатах исследований с использованием типового материала металлоорганический скелет (MOF) для фильтрации морской воды. По словам исследователей, новый метод, разработанный командой австралийского университета Монаша, требует значительно меньше энергии, чем другие методы.
Металлоорганические скелеты MOF представляют собой высокопористые материалы с большой площадью поверхности. Большие рабочие поверхности, свернутые в небольшие объемы, прекрасно подходят для фильтрации, т.е. улавливания частиц и частиц в жидкости (1). Новый тип MOF называется ПСП-МИЛ-53 использовался для улавливания соли и загрязняющих веществ в морской воде. Помещенный в воду, он избирательно удерживает ионы и примеси на своей поверхности. В течение 30 минут MOF удалось снизить общее содержание растворенных твердых веществ (TDS) в воде с 2,233 частей на миллион (частей на миллион) до уровня ниже 500 частей на миллион. Это явно ниже порога в 600 частей на миллион, рекомендованного Всемирной организацией здравоохранения для безопасной питьевой воды.
1. Визуализация работы металлоорганической мембраны при опреснении морской воды.
Используя эту технику, исследователи смогли производить до 139,5 литров пресной воды на килограмм материала MOF в день. Как только сеть MOF «заполнится» частицами, ее можно быстро и легко очистить для повторного использования. Для этого его помещают на солнечный свет, который высвобождает захваченные соли всего за четыре минуты.
«Процессы термического испарительного опреснения являются энергоемкими, в то время как другие технологии, такие как обратный осмос (2), у них много недостатков, в том числе высокое потребление энергии и химикатов для очистки мембран и дехлорирования», — объясняет Хуантинг Ван, руководитель исследовательской группы в Monash. «Солнечный свет — самый распространенный и возобновляемый источник энергии на Земле. Наш новый процесс опреснения, основанный на адсорбенте и использовании солнечного света для регенерации, обеспечивает энергосберегающее и экологически безопасное решение для опреснения».
2. Осмосная система опреснения морской воды в Саудовской Аравии.
От графена к умной химии
В последние годы появилось много новых идей для энергоэффективное опреснение морской воды. «Юный техник» внимательно следит за развитием этих методик.
Мы написали, среди прочего об идее американцев из Остинского университета и немцев из Марбургского университета, которая на использование маленького чипа из материала, по которому протекает электрический ток ничтожно малого напряжения (0,3 вольта). В соленой воде, протекающей внутри канала прибора, ионы хлора частично нейтрализуются и образуются электрическое полекак в химических клетках. Эффект таков, что соль течет в одном направлении, а пресная вода — в другом. Происходит изоляция пресная вода.
Британские ученые из Манчестерского университета под руководством Рахула Наири в 2017 году создали сито на основе графена для эффективного удаления соли из морской воды.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, ученые утверждали, что его можно использовать для создания опреснительных мембран. оксид графена, вместо труднодоступного и дорогого чистого графена. Однослойный графен необходимо просверлить в небольшие отверстия, чтобы сделать его проницаемым. Если размер отверстия превышает 1 нм, соли свободно проходят через отверстие, поэтому просверливаемые отверстия должны быть меньше. В то же время исследования показали, что мембраны из оксида графена увеличивают толщину и пористость при погружении в воду. Команда доктора. Наири показал, что покрытие мембраны оксидом графена с дополнительным слоем эпоксидной смолы повышает эффективность барьера. Молекулы воды могут проходить через мембрану, а хлорид натрия – нет.
Группа исследователей из Саудовской Аравии разработала устройство, которое, по их мнению, эффективно превратит электростанцию из «потребителя» воды в «производителя пресной воды». Ученые опубликовали статью с описанием этого в Nature несколько лет назад. новая солнечная технологиякоторый может опреснять воду и производить одновременно электричество.
В построенном прототипе ученые установили опреснитель воды в задней части. солнечная батарея. В солнечном свете клетка вырабатывает электричество и выделяет тепло. Вместо того, чтобы терять это тепло в атмосферу, устройство направляет эту энергию на установку, которая использует тепло в качестве источника энергии для процесса опреснения.
Исследователи ввели в дистиллятор соленую воду и воду, содержащую примеси тяжелых металлов, таких как свинец, медь и магний. Устройство превращало воду в пар, который затем проходил через пластиковую мембрану, отфильтровывающую соль и мусор. Результатом этого процесса стала чистая питьевая вода, соответствующая стандартам безопасности Всемирной организации здравоохранения. Ученые заявили, что прототип шириной около метра может производить 1,7 литра чистой воды в час. Идеальное место для такого устройства – в сухом или полусухом климате, рядом с источником воды.
Гуйхуа Ю, материаловед из Остинского государственного университета, штат Техас, и его товарищи по команде в 2019 году предложили эффективно фильтрующие гидрогели морской воды, полимерные смесикоторые создают пористую, водопоглощающую структуру. Ю и его коллеги создали гелевую губку из двух полимеров: один из них связывает воду, называемый поливиниловым спиртом (ПВС), а другой — легкий поглотитель, называемый полипирролом (PPy). Они смешали третий полимер, называемый хитозаном, который также обладает сильным притяжением воды. Ученые сообщили в Science Advances, что они добились производства чистой воды в 3,6 литров в час на квадратный метр клеточной поверхности, что является самым высоким из когда-либо зарегистрированных и примерно в двенадцать раз лучше, чем то, что производится сегодня в коммерческих версиях.
Несмотря на энтузиазм ученых, не слышно, что новые сверхэффективные и экономичные методы опреснения с использованием новых материалов найдут более широкое коммерческое применение. Пока этого не произошло, будьте осторожны.
