Entä tehokas meriveden suolanpoisto? Paljon vettä edulliseen hintaan
Puhtaan, turvallisen juomaveden saanti on tarve, joka valitettavasti tyydytetään huonosti monissa osissa maailmaa. Meriveden suolanpoisto auttaisi suuresti monilla maailman alueilla, jos tietysti olisi saatavilla menetelmiä, jotka ovat riittävän tehokkaita ja kohtuullisen taloudellisia.
Uusi toivo kehittää kustannustehokasta tapoja saada makeaa vettä poistamalla merisuolaa ilmestyi viime vuonna, kun tutkijat raportoivat tyyppimateriaalia käyttävien tutkimusten tuloksista organometallinen luuranko (MOF) meriveden suodatukseen. Uusi menetelmä, jonka on kehittänyt australialaisen Monashin yliopiston tiimi, vaatii huomattavasti vähemmän energiaa kuin muut menetelmät, tutkijat sanoivat.
MOF organometallirungot ovat erittäin huokoisia materiaaleja, joilla on suuri pinta-ala. Suuret työpinnat, jotka on rullattu pieniksi tilavuuksiksi, sopivat erinomaisesti suodatukseen, ts. hiukkasten ja hiukkasten vangitseminen nesteeseen (1). Uutta MOF-tyyppiä kutsutaan PSP-MIL-53 käytetään suolan ja epäpuhtauksien vangitsemiseen meriveteen. Veteen asetettuna se säilyttää pinnallaan valikoivasti ioneja ja epäpuhtauksia. 30 minuutissa MOF pystyi vähentämään veden liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärän (TDS) 2,233 ppm:stä (ppm) alle 500 ppm:ään. Tämä on selvästi alle Maailman terveysjärjestön turvalliselle juomavedelle suositteleman 600 ppm:n kynnyksen.
1. Organometallikalvon toiminnan visualisointi meriveden suolanpoiston aikana.
Tällä tekniikalla tutkijat pystyivät tuottamaan jopa 139,5 litraa makeaa vettä kilogrammaa kohden MOF-materiaalia päivässä. Kun MOF-verkko on "täytetty" hiukkasilla, se voidaan puhdistaa nopeasti ja helposti uudelleenkäyttöä varten. Tätä varten se asetetaan auringonvaloon, joka vapauttaa loukkuun jääneet suolat vain neljässä minuutissa.
”Lämpöhaihdutussuolanpoistoprosessit ovat energiaintensiivisiä, kun taas muut tekniikat, kuten käänteinen osmoosi (2), niillä on monia haittoja, mukaan lukien suuri energian ja kemikaalien kulutus kalvojen puhdistukseen ja kloorinpoistoon”, selittää Huanting Wang, Monashin tutkimusryhmän johtaja. "Auringonvalo on maan runsain ja uusiutuvin energianlähde. Uusi adsorbenttipohjainen suolanpoistoprosessimme ja auringonvalon käyttö regenerointiin tarjoavat energiaa säästävän ja ympäristöystävällisen suolanpoistoratkaisun.
2. Osmoosi-meriveden suolanpoistojärjestelmä Saudi-Arabiassa.
Grafeenista älykkääseen kemiaan
Viime vuosina on syntynyt monia uusia ideoita energiatehokas meriveden suolanpoisto. "Young Technician" seuraa tiiviisti näiden tekniikoiden kehitystä.
Kirjoitimme muun muassa amerikkalaisten Austinin yliopistossa ja saksalaisten Marburgin yliopistossa ideasta, joka käyttää pientä sirua materiaalista, jonka läpi kulkee merkityksettömän jännitteinen sähkövirta (0,3 volttia). Laitteen kanavan sisällä virtaavassa suolavedessä kloori-ionit neutraloituvat ja muodostuvat osittain sähkökenttäkuten kemiallisissa soluissa. Vaikutus on, että suola virtaa yhteen suuntaan ja makea vesi toiseen. Eristämistä tapahtuu raikasta vettä.
Brittitutkijat Manchesterin yliopistosta Rahul Nairin johdolla loivat grafeenipohjaisen seulan vuonna 2017 poistamaan tehokkaasti suolaa merivedestä.
Nature Nanotechnology -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat väittivät, että sitä voitaisiin käyttää suolanpoistokalvojen luomiseen. grafeenioksidi, vaikeasti löydettävän ja kalliin puhtaan grafeenin sijaan. Yksikerroksinen grafeeni on porattava pieniin reikiin, jotta se läpäisee. Jos reiän koko on suurempi kuin 1 nm, suolat kulkevat vapaasti reiän läpi, joten porattavien reikien tulee olla pienempiä. Samaan aikaan tutkimukset ovat osoittaneet, että grafeenioksidikalvot lisäävät paksuutta ja huokoisuutta, kun ne upotetaan veteen. Lääkäriryhmä. Nairi osoitti, että kalvon päällystäminen grafeenioksidilla lisäkerroksella epoksihartsia lisäsi esteen tehokkuutta. Vesimolekyylit voivat kulkea kalvon läpi, mutta natriumkloridi ei.
Ryhmä Saudi-Arabialaisia tutkijoita on kehittänyt laitteen, jonka he uskovat muuttavan voimalaitoksen tehokkaasti veden "kuluttajasta" "makean veden tuottajaksi". Tiedemiehet julkaisivat artikkelin, jossa tämä kuvataan Naturessa muutama vuosi sitten. uutta aurinkoteknologiaajoka voi poistaa suolan vedestä ja tuottaa samanaikaisesti sähkö.
Rakennetun prototyypin tutkijat asensivat vedenkeittimen taakse. aurinko akku. Auringonvalossa solu tuottaa sähköä ja vapauttaa lämpöä. Sen sijaan, että laite menettäisi tämän lämmön ilmakehään, laite ohjaa tämän energian laitokseen, joka käyttää lämpöä energianlähteenä suolanpoistoprosessissa.
Tutkijat lisäsivät tislaajaan suolavettä ja raskasmetalliepäpuhtauksia, kuten lyijyä, kuparia ja magnesiumia, sisältävää vettä. Laite muutti veden höyryksi, joka kulki sitten muovikalvon läpi, joka suodatti suolan ja roskat. Tämän prosessin tuloksena on puhdasta juomavettä, joka täyttää Maailman terveysjärjestön turvallisuusstandardit. Tutkijat sanoivat, että noin metrin leveä prototyyppi voisi tuottaa 1,7 litraa puhdasta vettä tunnissa. Ihanteellinen paikka tällaiselle laitteelle on kuiva tai puolikuiva ilmasto, lähellä vesilähdettä.
Guihua Yu, materiaalitutkija Austin State Universitystä, Texasista, ja hänen joukkuetoverinsa ehdottivat vuonna 2019 suodattaa tehokkaasti meriveden hydrogeelejä, polymeeriseoksetjotka luovat huokoisen, vettä imevän rakenteen. Yu ja hänen kollegansa loivat geelisienen kahdesta polymeeristä: toinen on vettä sitova polymeeri, jota kutsutaan polyvinyylialkoholiksi (PVA) ja toinen on valoa absorboiva polypyrroli (PPy). He sekoittivat kolmatta polymeeriä nimeltä kitosaani, jolla on myös voimakas vetovoima veteen. Tiedemiehet raportoivat Science Advancesissa, että he ovat saavuttaneet puhtaan veden tuotannon 3,6 litraa tunnissa solupinnan neliömetriä kohti, mikä on korkein koskaan mitattu ja noin kaksitoista kertaa parempi kuin mitä nykyään tuotetaan kaupallisissa versioissa.
Tiedemiesten innostuksesta huolimatta ei ole kuultu, että uudet erittäin tehokkaat ja taloudelliset suolanpoistomenetelmät uusilla materiaaleilla löytäisivät laajempaa kaupallista sovellusta. Kunnes niin tapahtuu, ole varovainen.
