Kaj pa učinkovito razsoljevanje morske vode? Veliko vode po nizki ceni

Dostop do čiste, varne pitne vode je potreba, ki je na žalost v mnogih delih sveta slabo izpolnjena. Razsoljevanje morske vode bi bilo v veliko pomoč marsikje po svetu, če bi bile seveda na voljo metode, ki bi bile ustrezno učinkovite in v razumnem gospodarstvu.

Novo upanje za razvoj stroškovno učinkovitih načini pridobivanja sladke vode z odstranjevanjem morske soli pojavil lani, ko so raziskovalci poročali o rezultatih študij z uporabo tipskega materiala organokovinski skelet (MOF) za filtracijo morske vode. Nova metoda, ki jo je razvila ekipa na avstralski univerzi Monash, zahteva bistveno manj energije kot druge metode, so povedali raziskovalci.

MOF organokovinski skeleti so zelo porozni materiali z veliko površino. Velike delovne površine, zvite v majhne količine, so odlične za filtracijo, t.j. zajemanje delcev in delcev v tekočini (1). Nova vrsta MOF se imenuje PSP-MIL-53 uporablja se za lovljenje soli in onesnaževal v morski vodi. Postavljen v vodo, selektivno zadrži ione in nečistoče na svoji površini. V 30 minutah je MOF uspelo zmanjšati skupno raztopljeno trdno snov (TDS) v vodi z 2,233 ppm (ppm) na pod 500 ppm. To je očitno pod pragom 600 ppm, ki ga priporoča Svetovna zdravstvena organizacija za varno pitno vodo.

1. Vizualizacija delovanja organokovinske membrane med razsoljevanjem morske vode.

Z uporabo te tehnike so raziskovalci lahko proizvedli do 139,5 litra sveže vode na kilogram MOF materiala na dan. Ko je omrežje MOF "napolnjeno" z delci, ga je mogoče hitro in enostavno očistiti za ponovno uporabo. V ta namen ga postavimo na sončno svetlobo, ki sprosti ujete soli v samo štirih minutah.

»Postopki toplotnega evaporativnega razsoljevanja so energetsko intenzivni, medtem ko druge tehnologije kot npr povratna osmoza (2), imajo številne pomanjkljivosti, vključno z visoko porabo energije in kemikalij za čiščenje in deklorinacijo membran,« pojasnjuje Huanting Wang, vodja raziskovalne skupine pri Monash. »Sončna svetloba je najbolj bogat in obnovljiv vir energije na Zemlji. Naš novi postopek razsoljevanja na osnovi adsorbenta in uporaba sončne svetlobe za regeneracijo zagotavljata energetsko varčno in okolju prijazno rešitev za razsoljevanje.«

2. Osmozni sistem za razsoljevanje morske vode v Savdski Arabiji.

Od grafena do pametne kemije

V zadnjih letih se je pojavilo veliko novih idej za energetsko učinkovito razsoljevanje morske vode. "Mladi tehnik" pozorno spremlja razvoj teh tehnik.

Pisali smo med drugim o ideji Američanov na univerzi Austin in Nemcev na univerzi Marburg, ki uporabiti majhen čip iz materiala, skozi katerega teče električni tok zanemarljive napetosti (0,3 volta). V slani vodi, ki teče znotraj kanala naprave, se klorovi ioni delno nevtralizirajo in tvorijo električno poljekot v kemičnih celicah. Učinek je, da sol teče v eno smer, sladka voda pa v drugo. Pojavi se izolacija sveža voda.

Britanski znanstveniki z univerze v Manchestru, ki jih vodi Rahul Nairi, so leta 2017 ustvarili sito na osnovi grafena za učinkovito odstranjevanje soli iz morske vode.

V študiji, objavljeni v reviji Nature Nanotechnology, so znanstveniki trdili, da bi jo lahko uporabili za ustvarjanje membran za razsoljevanje. grafen oksid, namesto težko dostopnega in dragega čistega grafena. Enoslojni grafen je treba izvrtati v majhne luknje, da postane prepusten. Če je velikost luknje večja od 1 nm, bodo soli prosto prehajale skozi luknjo, zato morajo biti luknje, ki jih je treba izvrtati, manjše. Hkrati so študije pokazale, da membrane iz grafenskega oksida povečajo debelino in poroznost, ko so potopljene v vodo. Zdravniška ekipa. Nairi je pokazal, da je premaz membrane z grafenskim oksidom z dodatno plastjo epoksidne smole povečal učinkovitost pregrade. Molekule vode lahko prehajajo skozi membrano, natrijev klorid pa ne.

Skupina raziskovalcev iz Savdske Arabije je razvila napravo, za katero menijo, da bo elektrarno učinkovito spremenila iz "porabnika" vode v "proizvajalca sladke vode". Znanstveniki so pred nekaj leti objavili članek, ki opisuje to v Nature. nova solarna tehnologijaki lahko razsoluje vodo in hkrati proizvaja elektrika.

V zgrajenem prototipu so znanstveniki zadaj namestili vodni stroj. sončna baterija. Pri sončni svetlobi celica proizvaja električno energijo in sprošča toploto. Namesto da bi to toploto izgubljala v ozračje, naprava to energijo usmeri v obrat, ki toploto uporablja kot vir energije za proces razsoljevanja.

Raziskovalci so v destilator vnesli slano vodo in vodo, ki vsebuje nečistoče težkih kovin, kot so svinec, baker in magnezij. Naprava je vodo spremenila v paro, ki je nato prešla skozi plastično membrano, ki je filtrirala sol in ostanke. Rezultat tega procesa je čista pitna voda, ki ustreza varnostnim standardom Svetovne zdravstvene organizacije. Znanstveniki so povedali, da bi prototip, širok približno meter, lahko proizvedel 1,7 litra čiste vode na uro. Idealno mesto za takšno napravo je v suhem ali polsuhem podnebju, v bližini vodnega vira.

Guihua Yu, znanstvenik za materiale na državni univerzi Austin v Teksasu, in njegovi soigralci so predlagali leta 2019 učinkovito filtrira hidrogele morske vode, polimerne mešaniceki ustvarjajo porozno strukturo, ki vpija vodo. Yu in njegovi sodelavci so ustvarili gelno gobo iz dveh polimerov: eden je polimer, ki veže vodo, imenovan polivinilalkohol (PVA), drugi pa je lahki absorbent, imenovan polipirol (PPy). Zmešali so tretji polimer, imenovan hitozan, ki prav tako močno privlači vodo. Znanstveniki so v reviji Science Advances poročali, da so dosegli proizvodnjo čiste vode 3,6 litra na uro na kvadratni meter površine celice, kar je največ doslej zabeleženo in približno dvanajstkrat boljše od tistega, kar se danes proizvaja v komercialnih različicah.

Kljub navdušenju znanstvenikov ni slišati, da bi nove ultra učinkovite in ekonomične metode razsoljevanja z uporabo novih materialov našle širšo komercialno uporabo. Dokler se to ne zgodi, bodite previdni.