Kuidas oleks merevee tõhusa magestamisega? Palju vett madala hinnaga
Juurdepääs puhtale ja ohutule joogiveele on vajadus, mis on kahjuks paljudes maailma paikades halvasti rahuldatud. Merevee magestamine oleks paljudes maailma piirkondades suureks abiks, kui loomulikult oleksid olemas meetodid, mis oleksid piisavalt tõhusad ja säästlikud.
Uus lootus arendamiseks kuluefektiivne viise värske vee saamiseks meresoola eemaldamise teel ilmus eelmisel aastal, kui teadlased teatasid tüübimaterjali kasutavate uuringute tulemustest metallorgaaniline skelett (MOF) merevee filtreerimiseks. Uus meetod, mille on välja töötanud Austraalia Monashi ülikooli meeskond, nõuab oluliselt vähem energiat kui teised meetodid, ütlesid teadlased.
MOF metallorgaanilised skeletid on suure pinnaga väga poorsed materjalid. Väikesteks kogusteks rullitud suured tööpinnad sobivad suurepäraselt filtreerimiseks, st. osakeste ja osakeste püüdmine vedelikus (1). Uut tüüpi MOF-i nimetatakse PSP-MIL-53 kasutatakse soola ja saasteainete püüdmiseks merevees. Vette asetatuna hoiab see valikuliselt oma pinnal ioone ja lisandeid. 30 minuti jooksul suutis MOF vähendada vee kogu lahustunud tahke aine (TDS) 2,233 ppm-lt (ppm) alla 500 ppm. See on selgelt alla Maailma Terviseorganisatsiooni soovitatud ohutu joogivee 600 ppm läve.
1. Metallorgaanilise membraani töö visualiseerimine merevee magestamise ajal.
Seda tehnikat kasutades suutsid teadlased toota kuni 139,5 liitrit värsket vett kilogrammi MOF materjali kohta päevas. Kui MOF-võrk on osakestega "täitunud", saab selle taaskasutamiseks kiiresti ja lihtsalt puhastada. Selleks asetatakse see päikesevalguse kätte, mis vabastab kinni jäänud soolad vaid nelja minutiga.
“Termilised aurustusmagestamise protsessid on energiamahukad, samas kui teised tehnoloogiad, nagu pöördosmoos (2) on neil palju puudusi, sealhulgas suur energia- ja kemikaalide tarbimine membraanide puhastamiseks ja kloori eemaldamiseks,“ selgitab Monashi uurimisrühma juht Huanting Wang. "Päikesevalgus on kõige rikkalikum ja taastuvam energiaallikas Maal. Meie uus adsorbendipõhine magestamisprotsess ja päikesevalguse kasutamine regenereerimiseks pakuvad energiasäästlikku ja keskkonnasõbralikku magestamislahendust.
2. Osmoosi merevee magestamise süsteem Saudi Araabias.
Grafeenist nutika keemiani
Viimastel aastatel on tekkinud palju uusi ideid energiasäästlik merevee magestamine. "Noor tehnik" jälgib tähelepanelikult nende tehnikate arengut.
Kirjutasime muuhulgas ameeriklaste ideest Austini ülikoolis ja sakslaste ideest Marburgi ülikoolis, mis kasutada väikest kiipi materjalist, mida läbib tühise pingega (0,3 volti) elektrivool. Seadme kanali sees voolavas soolases vees neutraliseeritakse ja moodustuvad osaliselt klooriioonid elektrivälinagu keemilistes rakkudes. Tulemuseks on see, et sool voolab ühes suunas ja mage vesi teises suunas. Isolatsioon toimub värske vesi.
Briti teadlased Manchesteri ülikoolist eesotsas Rahul Nairiga lõid 2017. aastal grafeenipõhise sõela, et eemaldada tõhusalt mereveest soola.
Ajakirjas Nature Nanotechnology avaldatud uuringus väitsid teadlased, et seda saab kasutada magestamismembraanide loomiseks. grafeenoksiid, raskesti leitava ja kalli puhta grafeeni asemel. Ühekihilisest grafeenist tuleb puurida väikesed augud, et muuta see läbilaskvaks. Kui augu suurus on suurem kui 1 nm, pääsevad soolad august vabalt läbi, seega peavad puuritavad augud olema väiksemad. Samal ajal on uuringud näidanud, et grafeenoksiidmembraanid suurendavad vette kastmisel paksust ja poorsust. Arstide meeskond. Nairi näitas, et membraani katmine grafeenoksiidiga täiendava epoksüvaigukihiga suurendas barjääri efektiivsust. Veemolekulid võivad membraani läbida, kuid naatriumkloriid mitte.
Rühm Saudi Araabia teadlasi on välja töötanud seadme, mis nende arvates muudab elektrijaama tõhusalt vee "tarbijast" "magevee tootjaks". Teadlased avaldasid paar aastat tagasi seda kirjeldava artikli ajakirjas Nature. uus päikesetehnoloogiamis suudab vett magestada ja samal ajal toota elekter.
Ehitatud prototüübis paigaldasid teadlased tagaküljele veevalmistaja. päikesepatarei. Päikesevalguses toodab rakk elektrit ja eraldab soojust. Selle soojuse atmosfääri kaotamise asemel suunab seade selle energia tehasesse, mis kasutab soojust magestamisprotsessi energiaallikana.
Teadlased lisasid destilleerijasse soolast vett ja raskemetallide lisandeid, nagu plii, vask ja magneesium, sisaldavat vett. Seade muutis vee auruks, mis seejärel läbis plastmembraani, mis filtreeris välja soola ja prahi. Selle protsessi tulemuseks on puhas joogivesi, mis vastab Maailma Terviseorganisatsiooni ohutusstandarditele. Teadlaste sõnul suudab umbes meetri laiune prototüüp toota 1,7 liitrit puhast vett tunnis. Ideaalne koht sellise seadme jaoks on kuiv või poolkuiv kliima, veeallika läheduses.
Texase Austini osariigi ülikooli materjaliteadlane Guihua Yu ja tema meeskonnakaaslased tegid ettepaneku 2019. tõhusalt filtreerivad merevee hüdrogeelid, polümeeride segudmis loovad poorse vett imava struktuuri. Yu ja tema kolleegid lõid geelkäsna kahest polümeerist: üks on vett siduv polümeer, mida nimetatakse polüvinüülalkoholiks (PVA) ja teine on valgust absorbeeriv aine, mida nimetatakse polüpürrooliks (PPy). Nad segasid kokku kolmanda polümeeri nimega kitosaan, millel on samuti tugev veetõmme. Teadlased teatasid väljaandes Science Advances, et nad on saavutanud puhta vee tootmise 3,6 liitrit tunnis rakupinna ruutmeetri kohta, mis on kõigi aegade suurim registreeritud näitaja ja umbes kaksteist korda parem kui praegu toodetud kommertsversioonides.
Hoolimata teadlaste entusiasmist pole kuulda, et uued ülitõhusad ja ökonoomsed magestamise meetodid, kasutades uusi materjale, leiaksid laiemat kaubanduslikku rakendust. Kuni seda ei juhtu, olge ettevaatlik.
