211service.com
Zema enerģijas patēriņa ūdens filtrēšana
Lielākajai daļai ūdens filtrēšanas tehnoloģiju ir nepieciešams daudz enerģijas, lai izspiestu ūdeni caur membrānām, kuras galu galā kļūst netīras un ir jānomaina. Abi faktori lielākajai daļai lietojumu padara ūdens filtrēšanu dārgu.
Griešanas cikls: Iepriekš parādītais ūdens attīrītājs atdala piesārņotājus, izmantojot centrbēdzes spēku.
Tagad Palo Alto pētniecības centra (PARC) pētnieki ir spējuši pārvarēt šīs problēmas, iekļaujot zinātniskus ieskatus tonera daļiņu kustību fizikā zema enerģijas patēriņa ūdens filtrēšanas ierīcē, kurā netiek izmantotas membrānas.
Tās ir labas ziņas draudošajam iesāļa dzeramā ūdens filtrēšanas rēgam, kas apdraud lielu daļu jaunattīstības valstu un pat dažas ūdens trūkuma skartās teritorijas attīstītajās valstīs. Tomēr agrāk ekonomika ir bijusi klupšanas akmens par pieņemamu cenu ūdens attīrīšanas sistēmu izveidē. Apvienoto Nāciju Organizācija lēš, ka nākamo astoņu gadu laikā aptuveni 900 miljoniem cilvēku būs nepieciešama droša dzeramā ūdens piegāde.
PARC pētnieki savu ierīci sauc par spirālveida koncentratoru. Tas ir spirālveida, 50 centimetrus garš plastmasas caurules gabals, kura diametrs ir viens milimetrs. Kad ūdens tiek sūknēts caur vienu ierīces galu, ūdenī esošās daļiņas tiek nospiestas pret caurules sienām. Vienu mikronu lielas daļiņas tiek atdalītas ar centrbēdzes spēku un novirzītas no tīrā ūdens, izmantojot spirālveida koncentratora atšķirīgās dakšas.
Šīs pieejas priekšrocība ir tāda, ka tai nav nepieciešams tik daudz enerģijas, cik piesārņota ūdens izstumšanai cauri membrānai. Šādas membrānas parasti ir izgatavotas no sveķiem, un tajās ir perforēti daudzi sīki caurumi, kuru izmērs svārstās no dažiem mikrometriem līdz dažiem nanometriem.
PARC inovācija radās no agrāka līguma pētniecības projekta ar ASV armiju. Mērķis bija izstrādāt ierīci, lai koncentrētu bioloģiskos apdraudējumus, piemēram, Sibīrijas mēri, koncentrējot dažas daļas uz litru piesārņotāju, lai sensors varētu noteikt to klātbūtni.
PARC pētniekiem ir liela pieredze daļiņu fizikas izpētē. Toneris kopēšanas iekārtās sastāv no miniatūrām, ar elektroniem lādētām daļiņām. Izpratne par fiziku par to, kā šīs uzlādētās daļiņas pārvietojas gan gaisā, gan šķidrumā, ir bijusi galvenā PARC pētniecības joma. Pētnieku mācības par daļiņu toneri tika izmantotas PARC bioloģisko aģentu noteikšanas sistēmai un ūdens attīrītājam.
Attīrītājam ir nepieciešams pastāvīgs ūdens plūsmas ātrums, lai daļiņu kustības atbilstu prognozētajiem modeļiem. Šo ūdens plūsmu var panākt ar mazjaudas sūkni, ko var darbināt ar saules bateriju paneli.
Tomēr, tā kā centrifūgas koncentrators var atdalīt daļiņas, kas nav mazākas par vienu mikronu, tas nevar noņemt baktērijas. Skots Elrods, PARC aparatūras sistēmu laboratorijas vadītājs, saka, ka mazākas daļiņas var atdalīt, pievienojot alanu filtrējamajam ūdenim. Alunu izmanto ūdens attīrīšanas iekārtās, lai ķīmiski saistītu mazas daļiņas ar lielākām, kuras pēc tam var atdalīt, izmantojot gravitācijas spēku. Centrifugēšanas koncentratora gadījumā centrbēdzes spēks piegādās zirgspēku, lai noņemtu šīs sacietējušās daļiņas.
Elrods saka, ka nākamajos divos mēnešos pētnieki plāno samazināt ierīci līdz paralēlai griešanās koncentratoru kaudzei, kas ir pietiekami maza, lai to pārdotu komerciāli. Viņi arī plāno pārbaudīt sistēmu ar lielākiem ūdens apjomiem, lai sasniegtu maksimālo filtrēšanas ātrumu 100 litri minūtē. Pētnieki jau ir veikuši aprēķinus uz papīra, norādot, ka paralēlā shēma un ūdens tilpums būtu jāspēj apstrādāt.