Co takhle účinné odsolování mořské vody? Spousta vody za nízkou cenu
Přístup k čisté, nezávadné pitné vodě je potřeba, která je bohužel v mnoha částech světa uspokojována nedostatečně. Odsolování mořské vody by bylo velkou pomocí v mnoha regionech světa, pokud by samozřejmě byly dostupné metody, které by byly dostatečně účinné a v rámci rozumné ekonomiky.
Nová naděje pro rozvoj nákladově efektivní způsoby, jak získat čerstvou vodu odstraněním mořské soli se objevily loni, když vědci oznámili výsledky studií s použitím typového materiálu organokovová kostra (MOF) pro filtraci mořské vody. Nová metoda, kterou vyvinul tým z australské Monash University, vyžaduje výrazně méně energie než jiné metody, uvedli vědci.
MOF organokovové skelety jsou vysoce porézní materiály s velkým povrchem. Velké pracovní plochy srolované do malých objemů jsou skvělé pro filtraci, tzn. zachycení částic a částic v kapalině (1). Nový typ MOF se nazývá PSP-MIL-53 používá se k zachycování soli a znečišťujících látek v mořské vodě. Umístěný ve vodě selektivně zadržuje ionty a nečistoty na svém povrchu. Během 30 minut byl MOF schopen snížit celkový obsah rozpuštěných pevných látek (TDS) ve vodě z 2,233 ppm (ppm) na méně než 500 ppm. To je jasně pod hranicí 600 ppm doporučenou Světovou zdravotnickou organizací pro nezávadnou pitnou vodu.
1. Vizualizace činnosti organokovové membrány při odsolování mořské vody.
Pomocí této techniky byli vědci schopni vyrobit až 139,5 litrů sladké vody na kilogram materiálu MOF za den. Jakmile je síť MOF „zaplněna“ částicemi, lze ji rychle a snadno vyčistit pro opětovné použití. K tomu se umístí na sluneční světlo, které uvolní zachycené soli za pouhé čtyři minuty.
„Procesy tepelného odpařovacího odsolování jsou energeticky náročné, zatímco jiné technologie jako např reverzní osmóza (2), mají mnoho nevýhod, včetně vysoké spotřeby energie a chemikálií na čištění membrán a dechloraci,“ vysvětluje Huanting Wang, vedoucí výzkumného týmu společnosti Monash. „Sluneční světlo je nejhojnějším a nejobnovitelnějším zdrojem energie na Zemi. Náš nový proces odsolování na bázi adsorbentů a využití slunečního záření k regeneraci poskytují energeticky úsporné a ekologické řešení odsolování.
2. Osmický systém odsolování mořské vody v Saúdské Arábii.
Od grafenu k chytré chemii
V posledních letech se objevilo mnoho nových nápadů energeticky účinné odsolování mořské vody. „Mladý technik“ pozorně sleduje vývoj těchto technik.
Psali jsme mimo jiné o nápadu Američanů na Austin University a Němců na Marburg University, který použít malý čip z materiálu, kterým protéká elektrický proud zanedbatelného napětí (0,3 voltu). Ve slané vodě protékající kanálem zařízení dochází k částečné neutralizaci a tvorbě iontů chloru elektrické polejako v chemických buňkách. Výsledkem je, že sůl proudí jedním směrem a čerstvá voda druhým. Dochází k izolaci sladká voda.
Britští vědci z University of Manchester pod vedením Rahula Nairiho vytvořili v roce 2017 síto na bázi grafenu, které účinně odstraňuje sůl z mořské vody.
Ve studii publikované v časopise Nature Nanotechnology vědci tvrdili, že by se dal použít k vytvoření odsolovacích membrán. grafen oxid, místo těžko dostupného a drahého čistého grafenu. Jednovrstvý grafen je potřeba navrtat do malých otvorů, aby byl propustný. Pokud je velikost otvoru větší než 1 nm, soli volně projdou otvorem, takže otvory, které se mají vrtat, musí být menší. Studie zároveň ukázaly, že membrány z oxidu grafenu po ponoření do vody zvyšují tloušťku a poréznost. Lékařský tým. Nairi ukázal, že potažení membrány oxidem grafenu další vrstvou epoxidové pryskyřice zvýšilo účinnost bariéry. Molekuly vody mohou procházet membránou, ale chlorid sodný nikoli.
Skupina saúdskoarabských výzkumníků vyvinula zařízení, o kterém věří, že účinně přemění elektrárnu ze „spotřebitele“ vody na „výrobce sladké vody“. Vědci před několika lety zveřejnili článek, který to popisuje v časopise Nature. nové solární technologiekteré mohou odsolovat vodu a zároveň produkovat elektřina.
V postaveném prototypu vědci nainstalovali do zadní části vodníka. solární baterie. Při slunečním záření buňka vyrábí elektřinu a uvolňuje teplo. Místo toho, aby toto teplo ztrácelo do atmosféry, zařízení směruje tuto energii do zařízení, které využívá teplo jako zdroj energie pro proces odsolování.
Vědci zavedli do destilátoru slanou vodu a vodu obsahující nečistoty z těžkých kovů, jako je olovo, měď a hořčík. Zařízení přeměnilo vodu na páru, která pak prošla plastovou membránou, která odfiltrovala sůl a nečistoty. Výsledkem tohoto procesu je čistá pitná voda splňující bezpečnostní standardy Světové zdravotnické organizace. Vědci uvedli, že prototyp, široký asi metr, dokáže vyprodukovat 1,7 litru čisté vody za hodinu. Ideální místo pro takové zařízení je v suchém nebo polosuchém klimatu, poblíž vodního zdroje.
Guihua Yu, materiálový vědec z Austin State University, Texas, a jeho spoluhráči navrhli v roce 2019 účinně filtruje hydrogely mořské vody, polymerní směsikteré vytvářejí porézní, vodu absorbující strukturu. Yu a jeho kolegové vytvořili gelovou houbu ze dvou polymerů: jedním je polymer vázající vodu zvaný polyvinylalkohol (PVA) a druhý je absorbent světla zvaný polypyrrol (PPy). Smíchali třetí polymer zvaný chitosan, který má také silnou přitažlivost pro vodu. Vědci v časopise Science Advances uvedli, že dosáhli produkce čisté vody 3,6 litru za hodinu na metr čtvereční buněčného povrchu, což je nejvyšší zaznamenaná hodnota a asi dvanáctkrát lepší než to, co se dnes vyrábí v komerčních verzích.
Navzdory nadšení vědců není slyšet, že by nové ultraefektivní a ekonomické metody odsolování pomocí nových materiálů našly širší komerční uplatnění. Dokud se tak nestane, buďte opatrní.
