Ce zici de desalinizarea eficientă a apei de mare? Multa apa la un pret mic

Accesul la apă potabilă curată și sigură este o nevoie care, din păcate, este prost satisfăcută în multe părți ale lumii. Desalinizarea apei de mare ar fi de mare ajutor în multe regiuni ale lumii, dacă, desigur, ar fi disponibile metode adecvate eficiente și într-o economie rezonabilă.

O nouă speranță pentru dezvoltarea cost-eficiente modalități de obținere a apei proaspete prin îndepărtarea sării de mare a apărut anul trecut când cercetătorii au raportat rezultatele studiilor folosind material tip schelet organometalic (MOF) pentru filtrarea apei de mare. Noua metodă, dezvoltată de o echipă de la Universitatea Monash din Australia, necesită mult mai puțină energie decât alte metode, au spus cercetătorii.

Schelete organometalice MOF sunt materiale foarte poroase cu o suprafață mare. Suprafețele mari de lucru rulate în volume mici sunt excelente pentru filtrare, de exemplu. captarea particulelor și particulelor în lichid (1). Se numește noul tip de MOF PSP-MIL-53 folosit pentru a capta sare și poluanți în apa de mare. Plasat în apă, reține selectiv ionii și impuritățile de pe suprafața sa. În 30 de minute, MOF a reușit să reducă totalul de solide dizolvate (TDS) din apă de la 2,233 ppm (ppm) la sub 500 ppm. Acesta este în mod clar sub pragul de 600 ppm recomandat de Organizația Mondială a Sănătății pentru apă potabilă sigură.

1. Vizualizarea funcționării unei membrane organometalice în timpul desalinării apei de mare.

Folosind această tehnică, cercetătorii au reușit să producă până la 139,5 litri de apă dulce pe kilogram de material MOF pe zi. Odată ce rețeaua MOF este „umplută” cu particule, poate fi curățată rapid și ușor pentru reutilizare. Pentru a face acest lucru, este plasat în lumina soarelui, care eliberează sărurile prinse în doar patru minute.

„Procesele de desalinizare prin evaporare termică sunt consumatoare de energie, în timp ce alte tehnologii precum osmoza inversa (2), au multe dezavantaje, inclusiv consumul mare de energie și substanțe chimice pentru curățarea membranei și declorarea”, explică Huanting Wang, liderul echipei de cercetare la Monash. „Lumina soarelui este cea mai abundentă și regenerabilă sursă de energie de pe pământ. Noul nostru proces de desalinizare pe bază de adsorbant și utilizarea luminii solare pentru regenerare oferă o soluție de desalinizare economisitoare de energie și ecologică.”

2. Sistem de desalinizare a apei de mare prin osmoză în Arabia Saudită.

De la grafen la chimie inteligentă

În ultimii ani, au apărut multe idei noi pentru desalinizarea apei de mare eficientă din punct de vedere energetic. „Tânărul tehnician” urmărește îndeaproape dezvoltarea acestor tehnici.

Am scris, printre altele, despre ideea americanilor de la Universitatea Austin și a germanilor de la Universitatea Marburg, care pentru a folosi un mic cip dintr-un material prin care circulă un curent electric de tensiune neglijabilă (0,3 volți). În apa sărată care curge în interiorul canalului dispozitivului, ionii de clor sunt parțial neutralizați și formați câmp electricca în celulele chimice. Efectul este că sarea curge într-o direcție și apa dulce în cealaltă. Izolarea are loc apa dulce.

Oamenii de știință britanici de la Universitatea din Manchester, conduși de Rahul Nairi, au creat în 2017 o sită pe bază de grafen pentru a îndepărta eficient sarea din apa de mare.

Într-un studiu publicat în revista Nature Nanotechnology, oamenii de știință au susținut că ar putea fi folosit pentru a crea membrane de desalinizare. oxid de grafen, în loc de grafen pur greu de găsit și scump. Grafenul cu un singur strat trebuie să fie forat în găuri mici pentru a-l face permeabil. Dacă dimensiunea găurii este mai mare de 1 nm, sărurile vor trece liber prin găuri, deci găurile de găurit trebuie să fie mai mici. În același timp, studiile au arătat că membranele de oxid de grafen cresc grosimea și porozitatea atunci când sunt scufundate în apă. Echipa de doctori. Nairi a arătat că acoperirea membranei cu oxid de grafen cu un strat suplimentar de rășină epoxidică a crescut eficacitatea barierei. Moleculele de apă pot trece prin membrană, dar clorura de sodiu nu.

Un grup de cercetători din Arabia Saudită a dezvoltat un dispozitiv despre care cred că va transforma eficient o centrală electrică dintr-un „consumator” de apă într-un „producător de apă dulce”. Oamenii de știință au publicat o lucrare care descrie acest lucru în Nature în urmă cu câțiva ani. noua tehnologie solaracare poate desaliniza apa si produce in acelasi timp electricitate.

În prototipul construit, oamenii de știință au instalat un filtru de apă în spate. baterie solară. În lumina soarelui, celula generează electricitate și eliberează căldură. În loc să piardă această căldură în atmosferă, dispozitivul direcționează această energie către o instalație care folosește căldura ca sursă de energie pentru procesul de desalinizare.

Cercetătorii au introdus în distilator apă sărată și apă care conținea impurități de metale grele precum plumb, cupru și magneziu. Dispozitivul a transformat apa în abur, care apoi a trecut printr-o membrană de plastic care a filtrat sarea și resturile. Rezultatul acestui proces este apă potabilă pură care îndeplinește standardele de siguranță ale Organizației Mondiale a Sănătății. Oamenii de știință au spus că prototipul, lat de aproximativ un metru, ar putea produce 1,7 litri de apă curată pe oră. Locul ideal pentru un astfel de dispozitiv este într-un climat uscat sau semi-uscat, lângă o sursă de apă.

Guihua Yu, un om de știință în materiale la Universitatea de Stat din Austin, Texas, și colegii săi au fost propuse în 2019 filtrarea eficientă a hidrogelurilor de apă de mare, amestecuri de polimericare creează o structură poroasă, absorbantă de apă. Yu și colegii săi au creat un burete gel din doi polimeri: unul este un polimer care leagă apa numit alcool polivinilic (PVA) și celălalt este un absorbant ușor numit polipirol (PPy). Au amestecat un al treilea polimer numit chitosan, care are și o atracție puternică față de apă. Oamenii de știință au raportat în Science Advances că au atins o producție de apă pură de 3,6 litri pe oră pe metru pătrat de suprafață celulară, care este cea mai mare înregistrată vreodată și de aproximativ douăsprezece ori mai bună decât cea produsă astăzi în versiunile comerciale.

În ciuda entuziasmului oamenilor de știință, nu se aude că noi metode ultra-eficiente și economice de desalinizare folosind materiale noi își vor găsi o aplicație comercială mai largă. Până când se întâmplă asta, fii atent.