Як наконт эфектыўнага апраснення марской вады? Шмат вады па нізкім кошце
Доступ да чыстай, бяспечнай пітной вадзе з'яўляецца запатрабаваннем, якое, нажаль, дрэнна задавальняецца ў шматлікіх частках свету. Апрасненне марской вады было б вялікай падмогай у многіх рэгіёнах свету, калі б, вядома, былі даступныя метады, якія былі б адэкватна эфектыўныя і знаходзіліся б у межах разумнай эканоміі.
Новая надзея на распрацоўку рэнтабельнага спосабы атрымання прэснай вады шляхам выдалення марской солі з'явіўся ў мінулым годзе, калі даследчыкі паведамілі аб выніках даследаванняў з выкарыстаннем тыпавога матэрыялу металаарганічны шкілет (MOF) для фільтрацыі марской вады. Па словах даследнікаў, новы метад, распрацаваны камандай аўстралійскага ўніверсітэта Монаша, патрабуе значна менш энергіі, чым іншыя метады.
Металаарганічныя шкілеты MOF уяўляюць сабою высокапорыстыя матэрыялы з вялікім пляцам паверхні. Вялікія працоўныя паверхні, згорнутыя ў невялікія аб'ёмы, выдатна падыходзяць для фільтрацыі, г.зн. улоўлівання часціц і часціц у вадкасці (1). Новы тып MOF называецца ПСП-МІЛ-53 выкарыстоўваўся для ўлоўлівання солі і забруджвальных рэчываў у марской вадзе. Змешчаны ў ваду, ён выбарча ўтрымлівае іёны і прымешкі на сваёй паверхні. На працягу 30 хвілін MOF ўдалося знізіць агульнае ўтрыманне раствораных цвёрдых рэчываў (TDS) у вадзе з 2,233 частак на мільён (частак на мільён) да ўзроўню ніжэй за 500 частак на мільён. Гэта відавочна ніжэй парога ў 600 частак на мільён, рэкамендаванага Сусветнай арганізацыяй аховы здароўя для бяспечнай пітной вады.
1. Візуалізацыя працы металаарганічнай мембраны пры апрасненні марской вады.
Выкарыстоўваючы гэтую тэхніку, даследнікі змаглі вырабляць да 139,5 літраў прэснай вады на кілаграм матэрыялу MOF у дзень. Як толькі сетка MOF "запоўніцца" часціцамі, яе можна хутка і лёгка ачысціць для паўторнага выкарыстання. Для гэтага яго змяшчаюць на сонечнае святло, якое вызваляе захопленыя солі ўсяго за чатыры хвіліны.
«Працэсы тэрмічнага испарительного апраснення з'яўляюцца энергаёмістымі, у той час як іншыя тэхналогіі, такія як зваротны осмос (2), у іх шмат недахопаў, у тым ліку высокае спажыванне энергіі і хімікатаў для ачысткі мембран і дэхларавання », – тлумачыць Хуантынг Ван, кіраўнік даследчай групы ў Monash. «Сонечнае святло - самая распаўсюджаная і аднаўляльная крыніца энергіі на Зямлі. Наш новы працэс апраснення, заснаваны на адсарбенце і выкарыстанні сонечнага святла для рэгенерацыі, забяспечвае энергазберагальнае і экалагічна бяспечнае рашэнне для апраснення».
2. Асмасная сістэма апраснення марской вады ў Саудаўскай Аравіі.
Ад графена да разумнай хіміі
У апошнія гады з'явілася шмат новых ідэй для энергаэфектыўнае апрасненне марской вады. "Юны тэхнік" уважліва сочыць за развіццём гэтых методык.
Мы напісалі, сярод іншага аб ідэі амерыканцаў з Асцінскага ўніверсітэта і немцаў з Марбургскага ўніверсітэта, якая на выкарыстанне маленькага чыпа з матэрыялу, па якім працякае электрычны ток нікчэмна малой напругі (0,3 вольта). У салёнай вадзе, якая праходзіць усярэдзіне канала прыбора, іёны хлору часткова нейтралізуюцца і ўтворацца электрычнае полеяк у хімічных клетках. Эфект такі, што соль цячэ ў адным кірунку, а прэсная вада - у іншым. Адбываецца ізаляцыя прэсная вада.
Брытанскія навукоўцы з Манчэстэрскага ўніверсітэта пад кіраўніцтвам Рахула Наіры ў 2017 годзе стварылі сіта на аснове графена для эфектыўнага выдалення солі з марской вады.
У даследаванні, апублікаваным у часопісе Nature Nanotechnology, навукоўцы сцвярджалі, што яго можна выкарыстоўваць для стварэння апрасняльных мембран. аксід графена, замест цяжкадаступнага і дарагога чыстага графена. Аднаслаёвы графен неабходна прасвідраваць у невялікія адтуліны, каб зрабіць яго пранікальным. Калі памер адтуліны перавышае 1 нм, солі свабодна праходзяць праз адтуліну, таму прасвідроўваныя адтуліны павінны быць менш. У той жа час даследаванні паказалі, што мембраны з аксіду графена павялічваюць таўшчыню і сітаватасць пры апусканні ў ваду. Каманда доктара. Наири паказаў, што пакрыццё мембраны аксідам графена з дадатковым пластом эпаксіднай смалы павялічвае эфектыўнасць бар'ера. Малекулы вады могуць праходзіць праз мембрану, а хларыд натрыю - не.
Група даследнікаў з Саудаўскай Аравіі распрацавала прыладу, якое, на іх думку, эфектыўна ператворыць электрастанцыю са «спажыўца» вады ў «вытворцу прэснай вады». Навукоўцы апублікавалі артыкул з апісаннем гэтага ў Nature некалькі гадоў таму. новая сонечная тэхналогіяякі можа апрасняць ваду і вырабляць адначасова электрычнасць.
У пабудаваным прататыпе навукоўцы ўсталявалі апрасняльнік вады ў задняй частцы. Сонечная батарэя. У сонечным святле клетка выпрацоўвае электрычнасць і выдзяляе цяпло. Замест таго, каб губляць гэтае цяпло ў атмасферу, прылада накіроўвае гэтую энергію на ўстаноўку, якая выкарыстоўвае цяпло ў якасці крыніцы энергіі для працэсу апраснення.
Даследнікі ўвялі ў дыстылятар салёную ваду і ваду, якая змяшчае прымешкі цяжкіх металаў, такіх як свінец, медзь і магній. Прылада ператварала ваду ў пар, які затым праходзіў праз пластыкавую мембрану, якая адфільтроўвае соль і смецце. Вынікам гэтага працэсу стала чыстая пітная вада, якая адпавядае стандартам бяспекі Сусветнай арганізацыі аховы здароўя. Навукоўцы заявілі, што прататып шырынёй каля метра можа вырабляць 1,7 літра чыстай вады за гадзіну. Ідэальнае месца для такой прылады - у сухім або полусухом клімаце, побач з крыніцай вады.
Гуйхуа Ю, матэрыялазнаўца з Асцінскага дзяржаўнага ўніверсітэта, штат Тэхас, і яго таварышы па камандзе ў 2019 годзе прапанавалі эфектыўна фільтруюць гідрагелі марской вады, палімерныя сумесіякія ствараюць порыстую, водапаглынальную структуру. Ю і яго калегі стварылі гелевую губку з двух палімераў: адзін з іх звязвае ваду, званы поливиниловым спіртам (ПВС), а іншы - лёгкі паглынальнік, званы поліпіралом (PPy). Яны змяшалі трэці палімер, званы хітазанам, які таксама валодае моцным прыцягненнем вады. Навукоўцы паведамілі ў Science Advances, што яны дабіліся вытворчасці чыстай вады ў 3,6 літраў у гадзіну на квадратны метр клеткавай паверхні, што з'яўляецца самым высокім з калі-небудзь зарэгістраваных і прыкладна ў дванаццаць разоў лепш, чым тое, што вырабляецца сёння ў камерцыйных версіях .
Нягледзячы на энтузіязм навукоўцаў, не чуваць, што новыя звышэфектыўныя і эканамічныя метады апраснення з выкарыстаннем новых матэрыялаў знойдуць шырэйшае камерцыйнае ўжыванне. Пакуль гэтага не адбылося, будзьце асцярожныя.
