Jauna atsāļošanas tehnika arī attīra un dezinficē ūdeni

Viena no pasaules aktuālākajām vajadzībām ir nodrošināt tās iedzīvotājiem tīru dzeramo ūdeni. Lauku apvidos gandrīz pusei iedzīvotāju nav pieejams tīrs ūdens, tāpēc problēma ir skaidra un aktuāla.

Problēma, protams, ir tā, ka lielākā daļa planētas ūdens ir sāļš. Tāpēc galvenais mērķis ir atrast veidus, kā atsāļot jūras ūdeni.

Mārtins Bazants, postdoc Daosheng Deng un kolēģi no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Kembridžā saka, ka viņi ir izstrādājuši jaunu ūdens atsāļošanas veidu, kas pazīstams kā šoka elektrodialīze, kas ne tikai noņem sāli, bet arī daļiņas un baktērijas. Viņi saka, ka šoka elektrodialīze var nodrošināt kompaktākas un efektīvākas ūdens attīrīšanas sistēmas.

Viena no lielākajām atsāļošanas problēmām ir tās izmaksas. Visizplatītākā metode ir jūras ūdens destilēšana vakuumā, lai tā viršanas temperatūra būtu zemāka nekā parasti. Tomēr tas ir energoietilpīgs process, kas ir dārgs. Tāpēc inženieri pastāvīgi meklē lētākas metodes.

Visizplatītākā no tām ir reversā osmoze. Tas darbojas, sūknējot ūdeni caur membrānu, kas neļauj nātrija vai hlora joniem iziet cauri. Tas ir ievērojami mazāk energoietilpīgs nekā tradicionālās atsāļošanas metodes, taču to ierobežo ātrums, ar kādu ūdens var iziet cauri membrānai.

Tāpēc pēdējos gados inženieri ir sākuši pētīt procesu, ko sauc par elektrodialīzi. Tas darbojas pretēji, ļaujot nātrija un hlora joniem iziet cauri membrānai elektriskā lauka klātbūtnē, atstājot attīrītu ūdeni otrā pusē.

Tā kā caur membrānu iziet tikai joni, nevis ūdens molekulas, ātrums, ar kādu tas var atsāļot, ir daudz lielāks nekā reversās osmozes gadījumā.

Bet ir problēma ar elektrodialīzi. Lai gan tas noņem sāli no ūdens, tas nenoņem citus piesārņotājus, piemēram, netīrumus un baktērijas. Tāpēc ir nepieciešami papildu filtrēšanas un dezinfekcijas posmi, lai ūdens būtu dzerams.

Tagad Bazants, Dengs un kolēģi apgalvo, ka ir atraduši veidu, kā vienā solī ražot tīru dzeramo ūdeni, izmantojot elektrodialīzi. Galvenais ir novietot poraina materiāla slāni tuvu katodam, kas pēc tam darbojas kā filtrs un noņem visu, kas nevar iziet cauri mikroporām.

Attiecīgais porainais materiāls ir aprīkots stikls, ko izgatavo, saķepinot kopā stikla daļiņas, veidojot porainu cietu vielu. Poru izmērs ir aptuveni 0,5 mikrometri, tāpēc nekas lielāks par to, piemēram, netīrumu daļiņas, nevar iziet cauri.

Tomēr baktērijas mēdz būt mazākas. Bet Bazants un co parāda, ka arī tie neiziet cauri materiālam, iespējams, tāpēc, ka tie tiek iesprostoti, vai tāpēc, ka tos iznīcina spēcīgi elektriskie lauki, kas atrodas tuvu katodam. Mēs spējām nogalināt vai noņemt aptuveni 99% dzīvotspējīgo Un Koli Baktērijas, kas atrodas barības ūdenī, plūstot caur šoka elektrodialīzes ierīci ar pieliktu spriegumu, viņi saka.

Jebkurā gadījumā jaunās ierīces izvade ir attīrīts ūdens ar nelielu sākotnējo piesārņojumu, ja kāds ir.

Tā ir noderīga mašīna. Viss, kas var atsāļot ūdeni, vienlaikus filtrējot un dezinficējot to, ir turpmākās izpētes vērts. Bazants un co norāda, ka tas varētu būt noderīgs ķīmijas inženierijā.

Lielāks jautājums, protams, ir par to, vai šāda ierīce varētu rentabli attīrīt ūdeni plašākā mērogā tiem, kam tas visvairāk nepieciešams. Tas nozīmētu, piemēram, fotoelementu enerģijas izmantošanu un uzticamu plūsmas ātrumu ilgākā laika periodā.

Tas ir pavisam cits izaicinājums. Laboratorijā balstītu prototipu pārvērst par praktisku, uzticamu iekārtu atkal ir tikpat grūti. Bet, ņemot vērā likmes, miljoniem cilvēku dzīvības, tas noteikti ir tā vērts.

Atsauce: arxiv.org/abs/1402.0058 : Ūdens attīrīšana ar trieciena elektrodialīzi: dejonizācija, filtrēšana, atdalīšana un dezinfekcija

paslēpties