Hva med effektiv avsalting av sjøvann? Mye vann til en lav pris
Tilgang til rent, trygt drikkevann er et behov som dessverre er dårlig dekket i mange deler av verden. Avsalting av sjøvann ville vært til stor hjelp i mange regioner i verden, hvis det selvfølgelig var metoder tilgjengelig som var tilstrekkelig effektive og innenfor rimelig økonomi.
Nytt håp for utvikling av kostnadseffektive måter å få ferskvann på ved å fjerne havsalt dukket opp i fjor da forskere rapporterte resultatene av studier ved bruk av typemateriale organometallisk skjelett (MOF) for sjøvannsfiltrering. Den nye metoden, utviklet av et team ved Australias Monash University, krever betydelig mindre energi enn andre metoder, sa forskerne.
MOF organometalliske skjeletter er svært porøse materialer med stor overflate. Store arbeidsflater rullet til små volumer er ypperlige for filtrering, dvs. fange opp partikler og partikler i væske (1). Den nye typen MOF kalles PSP-MIL-53 brukes til å fange salt og forurensninger i sjøvann. Plassert i vann, beholder den selektivt ioner og urenheter på overflaten. I løpet av 30 minutter var MOF i stand til å redusere det totale oppløste faste stoffet (TDS) i vannet fra 2,233 ppm (ppm) til under 500 ppm. Dette er klart under terskelen på 600 ppm anbefalt av Verdens helseorganisasjon for trygt drikkevann.
1. Visualisering av driften av en organometallisk membran under avsalting av sjøvann.
Ved å bruke denne teknikken var forskerne i stand til å produsere opptil 139,5 liter ferskvann per kilo MOF-materiale per dag. Når MOF-nettverket er "fylt opp" med partikler, kan det raskt og enkelt ryddes opp for gjenbruk. For å gjøre dette plasseres den i sollys, som frigjør de innestengte saltene på bare fire minutter.
«Termiske fordampende avsaltingsprosesser er energikrevende, mens andre teknologier som f.eks omvendt osmose (2), de har mange ulemper, inkludert høyt forbruk av energi og kjemikalier for membranrengjøring og deklorering, forklarer Huanting Wang, forskningsteamleder ved Monash. "Sollys er den mest tallrike og fornybare energikilden på jorden. Vår nye adsorbentbaserte avsaltingsprosess og bruk av sollys for regenerering gir en energibesparende og miljøvennlig avsaltingsløsning."
2. Osmose sjøvannsavsaltingssystem i Saudi-Arabia.
Fra grafen til smart kjemi
De siste årene har det dukket opp mange nye ideer for energieffektiv avsalting av sjøvann. «Ung tekniker» følger nøye med på utviklingen av disse teknikkene.
Vi skrev blant annet om ideen til amerikanerne ved Austin University og tyskerne ved Marburg University, som å bruke en liten brikke fra et materiale som en elektrisk strøm med ubetydelig spenning (0,3 volt) strømmer gjennom. I saltvann som strømmer inne i enhetens kanal, blir klorioner delvis nøytralisert og dannet elektrisk feltsom i kjemiske celler. Effekten er at saltet strømmer i den ene retningen og ferskvannet i den andre. Isolasjon skjer ferskvann.
Britiske forskere fra University of Manchester, ledet av Rahul Nairi, laget en grafenbasert sil i 2017 for å effektivt fjerne salt fra sjøvann.
I en studie publisert i tidsskriftet Nature Nanotechnology, hevdet forskere at det kunne brukes til å lage avsaltningsmembraner. grafenoksid, i stedet for vanskelig å finne og dyr ren grafen. Enkeltlags grafen må bores i små hull for å gjøre det permeabelt. Hvis hullstørrelsen er større enn 1 nm, vil saltene fritt passere gjennom hullet, så hullene som skal bores må være mindre. Samtidig har studier vist at grafenoksidmembraner øker tykkelsen og porøsiteten når de senkes i vann. Legeteam. Nairi viste at å belegge membranen med grafenoksid med et ekstra lag med epoksyharpiks økte effektiviteten til barrieren. Vannmolekyler kan passere gjennom membranen, men natriumklorid kan ikke.
En gruppe saudiarabiske forskere har utviklet en enhet de tror effektivt vil forvandle et kraftverk fra en «forbruker» av vann til en «produsent av ferskvann». Forskere publiserte en artikkel som beskrev dette i Nature for noen år siden. ny solenergiteknologisom kan avsalte vann og produsere samtidig elektrisitet.
I den bygde prototypen installerte forskerne en vannmaskin på baksiden. solcellebatteri. I sollys genererer cellen elektrisitet og frigjør varme. I stedet for å miste denne varmen til atmosfæren, leder enheten denne energien til et anlegg som bruker varmen som energikilde for avsaltingsprosessen.
Forskerne introduserte saltvann og vann som inneholder tungmetallurenheter som bly, kobber og magnesium i destilleriet. Enheten gjorde vann til damp, som deretter gikk gjennom en plastmembran som filtrerte ut salt og rusk. Resultatet av denne prosessen er rent drikkevann som oppfyller sikkerhetsstandardene til Verdens helseorganisasjon. Forskerne sa at prototypen, omtrent en meter bred, kunne produsere 1,7 liter rent vann i timen. Det ideelle stedet for en slik enhet er i et tørt eller halvtørt klima, nær en vannkilde.
Guihua Yu, en materialforsker ved Austin State University, Texas, og lagkameratene hans foreslo i 2019 effektivt filtrerende sjøvannshydrogeler, polymerblandingersom skaper en porøs, vannabsorberende struktur. Yu og kollegene hans laget en gel-svamp av to polymerer: den ene er en vannbindende polymer kalt polyvinylalkohol (PVA) og den andre er en lysabsorbent kalt polypyrrol (PPy). De blandet en tredje polymer kalt kitosan, som også har en sterk tiltrekning til vann. Forskere rapporterte i Science Advances at de har oppnådd en produksjon av rent vann på 3,6 liter per time per kvadratmeter celleoverflate, som er det høyeste som noen gang er registrert og omtrent tolv ganger bedre enn det som produseres i dag i kommersielle versjoner.
Til tross for entusiasmen til forskerne, er det ikke hørt at nye ultraeffektive og økonomiske metoder for avsalting ved bruk av nye materialer vil finne bredere kommersiell anvendelse. Inntil det skjer, vær forsiktig.
