211service.com
Atsāļošana padarīta vienkāršāka
Piekļuve dzeramajam ūdenim ir ikdienas izaicinājums vairāk nekā vienam miljardam cilvēku pasaulē. Atsāļošana var palīdzēt atbrīvot šādas ūdens noslogotās populācijas, filtrējot sāli no bagātīgā jūras ūdens, un visā pasaulē ir vairāk nekā 7000 atsāļošanas iekārtu, no kurām 250 darbojas tikai Amerikas Savienotajās Valstīs. Tomēr membrānas, ko šie augi izmanto, lai filtrētu sāli, mēdz sadalīties, saskaroties ar procesa būtisku sastāvdaļu: hloru.
Atsāļošanas racionalizēšana: Pētniekam Ho Bum Parkam ir divi hloru izturīgas atsāļošanas membrānas paraugi. Kreisajā pusē esošais ir vienu desmito daļu mikrometra biezs un ir izgatavots no poraina balsta ar plānu membrānas pārklājumu. Zilā membrāna ir aptuveni 50 mikrometrus bieza.
Tagad pētnieki Teksasas Universitātē Ostinā (UT Austin) un Virdžīnijas Politehniskajā institūtā ir izstrādājuši hloru izturīgu membrānu, kas filtrē sāli tikpat labi kā daudzas komerciālas membrānas. Pētnieki saka, ka šāda membrāna novērstu dārgus atsāļošanas procesa posmus un galu galā izmantotu sāls filtrēšanai no jūras ūdens. Viņu pētījuma rezultāti parādās jaunākajā žurnāla numurā lietišķā ķīmija .
Mūsdienās lielākajā daļā atsāļošanas iekārtu tiek izmantotas poliamīda membrānas, lai efektīvi atdalītu sāli no jūras ūdens. Tā kā jūras ūdenī ir dažādi organismi, kas var izveidot biezu plēvi virs membrānām un aizsprostot filtru, augi izmanto hloru, lai dezinficētu ienākošo ūdeni, pirms tas tiek sūtīts caur membrānām. Problēma ir tāda, ka šīs membrānas noārdās pēc nepārtrauktas hlora iedarbības. Tāpēc atsāļošanas nozare pievienoja vēl vienu soli, ātri dehlorējot ūdeni pēc tam, kad tas ir apstrādāts ar hloru un pirms tas tika izlaists caur membrānu. Kad ūdens ir atsāļots, pirms ūdens nonāk dzeramā ūdens padevē, atkal pievieno hloru.
Benijs Frīmens UT Ostinas ķīmijas inženierijas profesors saka, ka hloru izturīga membrāna var palīdzēt ievērojami racionalizēt atsāļošanas procesu. Frīmens un Džeimss Makgrets Virdžīnijas Politehniskā institūta ķīmijas profesors izstrādāja ūdeni filtrējošu membrānu, kas iztur atkārtotu hlora iedarbību.
Jaunā membrāna ir izgatavota no polisulfona, sēru saturoša termoplasta, kas ir ļoti izturīga pret hloru. Iepriekšējie pētnieki ir mēģinājuši izveidot hloru izturīgas membrānas, izmantojot polisulfonu, bet tas ir bijis traucēts, jo materiāls ir ārkārtīgi hidrofobs un neļauj ūdenim viegli iziet cauri. Zinātnieki ir mēģinājuši ķīmiski mainīt polimēra sastāvu, pievienojot hidrofilus vai ūdeni piesaistošus savienojumus. Tomēr laiks ir viss, un Frīmens saka, ka, kad pētnieki pievieno šādus savienojumus pēc polimēra sintezēšanas, galu galā jūs salaužat polimēra ķēdes mugurkaulu ... līdz vietai, kur tas nav lietderīgi.
Tā vietā Frīmens un Makgrats polimerizācijas procesā pievienoja divas hidrofilas, lādētas sulfonskābes grupas un atklāja, ka viņi spēj sintezēt izturīgu un reproducējamu polimēru. Pēc tam viņi veica dažādus eksperimentus, lai novērtētu materiāla spēju paciest hloru un filtrēt sāli, salīdzinot ar komerciālām membrānām.
Pirmkārt, komanda veica sāls caurlaidības testus, mērot sāls daudzumu, kas noteiktā laikā iziet cauri membrānai. Jo mazāk sāls ir filtrētajā ūdenī, jo labāk. Frīmens un Makgrets atklāja, ka jaunā membrāna darbojas tikpat labi kā daudzas komerciālās membrānas, filtrējot ūdeni ar zemu vai vidēju sāls saturu. Sāļākiem paraugiem, kas ir salīdzināmi ar jūras ūdeni, komandas membrāna bija nedaudz mazāk caurlaidīga.
Mums ir materiāli, kas šodien ir konkurētspējīgi ar esošo nanofiltrāciju un dažām iesāļa ūdens membrānām, saka Frīmens. Mēs tagad virzām ķīmiju, lai nokļūtu tālāk jūras ūdens zonā, kas ir nozīmīgs tirgus, kuram mēs vēlētos piekļūt.
Pētnieki arī pārbaudīja polimēra jutību pret hloru. Viņi atklāja, ka pēc vairāk nekā 35 stundu ilgas pakļaušanas koncentrētiem hlora šķīdumiem jaunās membrānas sastāvs nedaudz mainījās, salīdzinot ar komerciālajām poliamīda membrānām, kuras hlors apēda.
Pašlaik Frīmens un viņa kolēģi turpina manipulēt ar polimēra sastāvu, lai mēģinātu pielāgot dažādas īpašības, cerot izveidot selektīvāku un hlorizturīgāku membrānu. Viņi arī risina sarunas ar vadošo atsāļošanas membrānu ražotāju, lai jauno membrānu laistu tirgū.
Šīs membrānas var būt saprātīgs komercializācijas ceļš, saka Frīmens. Ja mums veiksies, mums būs iespēja būtībā izgatavot šīs membrānas ar tām pašām iekārtām, ko cilvēki izmanto šodien.
Ēriks Hūks , civilās un vides inženierijas docents Kalifornijas Universitātē Losandželosā, Kalifornijas nanosistēmu institūtā strādā pie jaunu atsāļošanas membrānu projektēšanas. Viņš saka, ka Frīmena komandas izstrādātā hloru izturīga membrāna var būt daudzsološa alternatīva mūsdienu rūpnieciskajiem kolēģiem.
Šis darbs ir viens no inovatīvākajiem un interesantākajiem pētījumiem par membrānas materiāliem pēdējā desmitgadē, saka Hoek. Lai gan šo membrānu hlora tolerance ir iespaidīga, pamata atdalīšanas veiktspēja vēl nav tāda, kādai vajadzētu būt, lai šos materiālus varētu reklamēt kā tūlītējus komerciālās jūras ūdens membrānu tehnoloģijas aizstājējus.