Τι θα λέγατε για την αποτελεσματική αφαλάτωση του θαλασσινού νερού; Πολύ νερό σε χαμηλή τιμή

Η πρόσβαση σε καθαρό, ασφαλές πόσιμο νερό είναι μια ανάγκη που δυστυχώς ικανοποιείται ελάχιστα σε πολλά μέρη του κόσμου. Η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού θα βοηθούσε πολύ σε πολλές περιοχές του κόσμου, εάν, φυσικά, υπήρχαν διαθέσιμες μέθοδοι επαρκώς αποτελεσματικές και σε εύλογη οικονομία.

Νέα ελπίδα για την ανάπτυξη οικονομικά αποδοτικών τρόποι για να αποκτήσετε γλυκό νερό αφαιρώντας το θαλασσινό αλάτι εμφανίστηκε πέρυσι όταν οι ερευνητές ανέφεραν τα αποτελέσματα των μελετών που χρησιμοποιούν υλικό τύπου οργανομεταλλικός σκελετός (MOF) για φιλτράρισμα θαλασσινού νερού. Η νέα μέθοδος, που αναπτύχθηκε από μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Monash της Αυστραλίας, απαιτεί σημαντικά λιγότερη ενέργεια από άλλες μεθόδους, είπαν οι ερευνητές.

MOF οργανομεταλλικοί σκελετοί είναι πολύ πορώδη υλικά με μεγάλη επιφάνεια. Οι μεγάλες επιφάνειες εργασίας που τυλίγονται σε μικρούς όγκους είναι ιδανικές για φιλτράρισμα, δηλ. σύλληψη σωματιδίων και σωματιδίων σε υγρό (1). Ο νέος τύπος MOF ονομάζεται PSP-MIL-53 χρησιμοποιείται για την παγίδευση αλατιού και ρύπων στο θαλασσινό νερό. Τοποθετημένο σε νερό, συγκρατεί επιλεκτικά ιόντα και ακαθαρσίες στην επιφάνειά του. Μέσα σε 30 λεπτά, το MOF μπόρεσε να μειώσει τα συνολικά διαλυμένα στερεά (TDS) του νερού από 2,233 ppm (ppm) σε κάτω από 500 ppm. Αυτό είναι σαφώς κάτω από το όριο των 600 ppm που προτείνει ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας για ασφαλές πόσιμο νερό.

1. Οπτικοποίηση της λειτουργίας μιας οργανομεταλλικής μεμβράνης κατά την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού.

Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι ερευνητές μπόρεσαν να παράγουν έως και 139,5 λίτρα γλυκού νερού ανά κιλό υλικού MOF την ημέρα. Μόλις το δίκτυο MOF «γεμίσει» με σωματίδια, μπορεί να καθαριστεί γρήγορα και εύκολα για επαναχρησιμοποίηση. Για να γίνει αυτό, τοποθετείται στο φως του ήλιου, το οποίο απελευθερώνει τα παγιδευμένα άλατα σε μόλις τέσσερα λεπτά.

«Οι διεργασίες θερμικής αφαλάτωσης με εξάτμιση είναι ενεργοβόρες, ενώ άλλες τεχνολογίες όπως π.χ αντίστροφη ώσμωση (2), έχουν πολλά μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας και χημικών για τον καθαρισμό και την αποχλωρίωση των μεμβρανών», εξηγεί ο Huanting Wang, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο Monash. «Το φως του ήλιου είναι η πιο άφθονη και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας στη γη. Η νέα μας διαδικασία αφαλάτωσης που βασίζεται σε προσροφητικό και η χρήση του ηλιακού φωτός για αναγέννηση παρέχουν μια εξοικονόμηση ενέργειας και φιλική προς το περιβάλλον λύση αφαλάτωσης».

2. Σύστημα αφαλάτωσης θαλασσινού νερού όσμωσης στη Σαουδική Αραβία.

Από το γραφένιο στην έξυπνη χημεία

Τα τελευταία χρόνια έχουν προκύψει πολλές νέες ιδέες για ενεργειακά αποδοτική αφαλάτωση θαλασσινού νερού. Ο "Young Technician" παρακολουθεί στενά την εξέλιξη αυτών των τεχνικών.

Γράψαμε, μεταξύ άλλων, για την ιδέα των Αμερικανών στο Πανεπιστήμιο του Όστιν και των Γερμανών στο Πανεπιστήμιο του Μάρμπουργκ, που να χρησιμοποιήσετε ένα μικρό τσιπ από υλικό μέσα από το οποίο ρέει ηλεκτρικό ρεύμα αμελητέας τάσης (0,3 βολτ). Στο αλμυρό νερό που ρέει μέσα στο κανάλι της συσκευής, τα ιόντα χλωρίου εξουδετερώνονται μερικώς και σχηματίζονται ηλεκτρικό πεδίοόπως στα χημικά κύτταρα. Το αποτέλεσμα είναι ότι το αλάτι ρέει προς τη μία κατεύθυνση και το γλυκό νερό προς την άλλη. Η απομόνωση συμβαίνει γλυκό νερό.

Βρετανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, με επικεφαλής τον Rahul Nairi, δημιούργησαν ένα κόσκινο με βάση το γραφένιο το 2017 για να αφαιρέσει αποτελεσματικά το αλάτι από το θαλασσινό νερό.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Nanotechnology, οι επιστήμονες υποστήριξαν ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μεμβρανών αφαλάτωσης. οξείδιο του γραφενίου, αντί για δυσεύρετο και ακριβό καθαρό γραφένιο. Το γραφένιο μονής στρώσης πρέπει να τρυπηθεί σε μικρές τρύπες για να γίνει διαπερατό. Εάν το μέγεθος της οπής είναι μεγαλύτερο από 1 nm, τα άλατα θα περάσουν ελεύθερα μέσα από την τρύπα, επομένως οι τρύπες που θα ανοίξουν πρέπει να είναι μικρότερες. Ταυτόχρονα, μελέτες έχουν δείξει ότι οι μεμβράνες οξειδίου του γραφενίου αυξάνουν το πάχος και το πορώδες όταν βυθίζονται σε νερό. Ομάδα γιατρών. Ο Nairi έδειξε ότι η επίστρωση της μεμβράνης με οξείδιο γραφενίου με ένα επιπλέον στρώμα εποξειδικής ρητίνης αύξησε την αποτελεσματικότητα του φραγμού. Τα μόρια του νερού μπορούν να περάσουν μέσα από τη μεμβράνη, αλλά το χλωριούχο νάτριο δεν μπορεί.

Μια ομάδα ερευνητών από τη Σαουδική Αραβία ανέπτυξε μια συσκευή που πιστεύουν ότι θα μετατρέψει αποτελεσματικά μια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από «καταναλωτή» νερού σε «παραγωγό γλυκού νερού». Οι επιστήμονες δημοσίευσαν μια εργασία που το περιγράφει στο Nature πριν από μερικά χρόνια. νέα ηλιακή τεχνολογίαπου μπορεί να αφαλατώσει το νερό και να παράγει ταυτόχρονα ηλεκτρισμός.

Στο ενσωματωμένο πρωτότυπο, οι επιστήμονες τοποθέτησαν μια υδραυλική στο πίσω μέρος. ηλιακή μπαταρία. Στο ηλιακό φως, το κύτταρο παράγει ηλεκτρισμό και απελευθερώνει θερμότητα. Αντί να χάσει αυτή τη θερμότητα στην ατμόσφαιρα, η συσκευή κατευθύνει αυτήν την ενέργεια σε μια μονάδα που χρησιμοποιεί τη θερμότητα ως πηγή ενέργειας για τη διαδικασία αφαλάτωσης.

Οι ερευνητές εισήγαγαν αλμυρό νερό και νερό που περιέχει ακαθαρσίες βαρέων μετάλλων όπως μόλυβδο, χαλκό και μαγνήσιο στον αποστακτήρα. Η συσκευή μετέτρεψε το νερό σε ατμό, ο οποίος στη συνέχεια περνούσε μέσα από μια πλαστική μεμβράνη που φιλτράρει το αλάτι και τα συντρίμμια. Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι καθαρό πόσιμο νερό που πληροί τα πρότυπα ασφαλείας του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας. Οι επιστήμονες είπαν ότι το πρωτότυπο, περίπου ένα μέτρο πλάτους, θα μπορούσε να παράγει 1,7 λίτρα καθαρού νερού την ώρα. Το ιδανικό μέρος για μια τέτοια συσκευή είναι σε ξηρό ή ημίξηρο κλίμα, κοντά σε πηγή νερού.

Ο Guihua Yu, ένας επιστήμονας υλικών στο Austin State University του Τέξας, και οι συμπαίκτες του έκαναν πρόταση γάμου το 2019 φιλτράροντας αποτελεσματικά τις υδρογέλες του θαλασσινού νερού, μίγματα πολυμερώνπου δημιουργούν μια πορώδη δομή που απορροφά το νερό. Ο Yu και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ένα σφουγγάρι γέλης από δύο πολυμερή: το ένα είναι ένα πολυμερές που δεσμεύει το νερό που ονομάζεται πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) και το άλλο είναι ένα απορροφητικό φως που ονομάζεται πολυπυρρόλη (PPy). Ανέμειξαν ένα τρίτο πολυμερές που ονομάζεται χιτοζάνη, το οποίο έχει επίσης ισχυρή έλξη στο νερό. Οι επιστήμονες ανέφεραν στο Science Advances ότι πέτυχαν παραγωγή καθαρού νερού 3,6 λίτρων την ώρα ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας κυττάρων, που είναι το υψηλότερο που έχει καταγραφεί ποτέ και περίπου δώδεκα φορές καλύτερο από αυτό που παράγεται σήμερα σε εμπορικές εκδόσεις.

Παρά τον ενθουσιασμό των επιστημόνων, δεν ακούγεται ότι νέες εξαιρετικά αποδοτικές και οικονομικές μέθοδοι αφαλάτωσης με χρήση νέων υλικών θα βρουν ευρύτερη εμπορική εφαρμογή. Μέχρι να συμβεί αυτό, να είστε προσεκτικοί.