Vad sägs om effektiv avsaltning av havsvatten? Mycket vatten till ett lågt pris
Tillgång till rent, säkert dricksvatten är ett behov som tyvärr är dåligt tillgodosett i många delar av världen. Avsaltning av havsvatten skulle vara till stor hjälp i många regioner i världen, om det naturligtvis fanns metoder som var tillräckligt effektiva och med rimlig ekonomi.
Nytt hopp för utveckling av kostnadseffektiva sätt att få färskvatten genom att ta bort havssalt dök upp förra året när forskare rapporterade resultaten av studier med hjälp av typmaterial organometalliskt skelett (MOF) för havsvattenfiltrering. Den nya metoden, utvecklad av ett team vid Australiens Monash University, kräver betydligt mindre energi än andra metoder, sa forskarna.
MOF organometalliska skelett är mycket porösa material med stor yta. Stora arbetsytor rullade till små volymer är utmärkta för filtrering, d.v.s. fångar upp partiklar och partiklar i vätska (1). Den nya typen av MOF kallas PSP-MIL-53 används för att fånga upp salt och föroreningar i havsvatten. Placerad i vatten håller den selektivt kvar joner och föroreningar på sin yta. Inom 30 minuter kunde MOF reducera den totala mängden lösta fasta ämnen (TDS) i vattnet från 2,233 ppm (ppm) till under 500 ppm. Detta är klart under tröskeln på 600 ppm som rekommenderas av Världshälsoorganisationen för säkert dricksvatten.
1. Visualisering av ett organometalliskt membrans funktion under avsaltning av havsvatten.
Med denna teknik kunde forskarna producera upp till 139,5 liter färskvatten per kilogram MOF-material och dag. När MOF-nätverket väl är "fyllt" med partiklar kan det snabbt och enkelt städas upp för återanvändning. För att göra detta placeras den i solljus, vilket släpper ut de fångade salterna på bara fyra minuter.
”Termiska evaporativa avsaltningsprocesser är energikrävande, medan andra teknologier som t.ex omvänd osmos (2), de har många nackdelar, inklusive hög förbrukning av energi och kemikalier för membranrengöring och avklorering”, förklarar Huanting Wang, forskargruppsledare på Monash. "Solljus är den vanligaste och mest förnybara energikällan på jorden. Vår nya adsorbentbaserade avsaltningsprocess och användningen av solljus för regenerering ger en energibesparande och miljövänlig avsaltningslösning."
2. Osmosis havsvattenavsaltningssystem i Saudiarabien.
Från grafen till smart kemi
Under de senaste åren har många nya idéer dykt upp för energieffektiv avsaltning av havsvatten. "Ung tekniker" följer noga utvecklingen av dessa tekniker.
Vi skrev bland annat om idén om amerikanerna vid Austin University och tyskarna vid Marburg University, som att använda ett litet chip från ett material genom vilket en elektrisk ström av försumbar spänning (0,3 volt) flyter. I saltvatten som strömmar in i enhetens kanal neutraliseras klorjoner delvis och bildas elektriskt fältsom i kemiska celler. Effekten är att saltet rinner åt ena hållet och sötvattnet åt det andra. Isolering sker färskt vatten.
Brittiska forskare från University of Manchester, ledd av Rahul Nairi, skapade en grafenbaserad sikt 2017 för att effektivt ta bort salt från havsvatten.
I en studie publicerad i tidskriften Nature Nanotechnology, hävdade forskare att det kunde användas för att skapa avsaltningsmembran. grafenoxid, istället för svår att hitta och dyr ren grafen. Enskiktsgrafen måste borras i små hål för att göra det genomsläppligt. Om hålstorleken är större än 1 nm kommer salterna fritt att passera genom hålet, så hålen som ska borras måste vara mindre. Samtidigt har studier visat att grafenoxidmembran ökar tjockleken och porositeten när de sänks ned i vatten. Läkarteamet. Nairi visade att beläggning av membranet med grafenoxid med ett extra lager av epoxiharts ökade effektiviteten hos barriären. Vattenmolekyler kan passera genom membranet, men natriumklorid kan inte.
En grupp saudiarabiska forskare har utvecklat en enhet som de tror effektivt kommer att förvandla ett kraftverk från en "konsument" av vatten till en "producent av färskvatten". Forskare publicerade en artikel som beskrev detta i Nature för några år sedan. ny soltekniksom kan avsalta vatten och producera samtidigt el.
I den byggda prototypen installerade forskare en vattenmaskin på baksidan. solbatteri. I solljus genererar cellen elektricitet och avger värme. Istället för att förlora denna värme till atmosfären, riktar enheten denna energi till en anläggning som använder värmen som en energikälla för avsaltningsprocessen.
Forskarna introducerade saltvatten och vatten innehållande tungmetallföroreningar som bly, koppar och magnesium i destilleriet. Enheten förvandlade vatten till ånga, som sedan passerade genom ett plastmembran som filtrerade bort salt och skräp. Resultatet av denna process är rent dricksvatten som uppfyller Världshälsoorganisationens säkerhetsstandarder. Forskarna sa att prototypen, cirka en meter bred, kunde producera 1,7 liter rent vatten per timme. Den idealiska platsen för en sådan enhet är i ett torrt eller halvtorrt klimat, nära en vattenkälla.
Guihua Yu, en materialvetare vid Austin State University, Texas, och hans lagkamrater föreslog 2019 filtrerar effektivt havsvattenhydrogeler, polymerblandningarsom skapar en porös, vattenabsorberande struktur. Yu och kollegor skapade en gelsvamp av två polymerer: den ena är en vattenbindande polymer som kallas polyvinylalkohol (PVA) och den andra är en lättabsorbent som kallas polypyrrol (PPy). De blandade en tredje polymer som kallas kitosan, som också har en stark attraktion till vatten. Forskarna rapporterade i Science Advances att de har uppnått en produktion av rent vatten på 3,6 liter per timme per kvadratmeter cellyta, vilket är det högsta som någonsin registrerats och ungefär tolv gånger bättre än vad som produceras idag i kommersiella versioner. .
Trots forskarnas entusiasm hörs det inte att nya ultraeffektiva och ekonomiska metoder för avsaltning med nya material kommer att få en bredare kommersiell tillämpning. Tills det händer, var försiktig.
