Hvad med effektiv afsaltning af havvand? Masser af vand til en lav pris
Adgang til rent, sikkert drikkevand er et behov, som desværre er dårligt opfyldt i mange dele af verden. Afsaltning af havvand ville være til stor hjælp i mange regioner i verden, hvis der naturligvis var metoder til rådighed, der var tilstrækkeligt effektive og inden for rimelig økonomi.
Nyt håb for udvikling af omkostningseffektive måder at få ferskvand på ved at fjerne havsalt dukkede op sidste år, da forskere rapporterede resultaterne af undersøgelser ved hjælp af typemateriale organometallisk skelet (MOF) til havvandsfiltrering. Den nye metode, der er udviklet af et hold ved Australiens Monash University, kræver betydeligt mindre energi end andre metoder, sagde forskerne.
MOF organometalliske skeletter er meget porøse materialer med et stort overfladeareal. Store arbejdsflader rullet til små volumener er gode til filtrering, dvs. indfangning af partikler og partikler i væske (1). Den nye type MOF kaldes PSP-MIL-53 bruges til at fange salt og forurenende stoffer i havvand. Placeret i vand tilbageholder den selektivt ioner og urenheder på overfladen. Inden for 30 minutter var MOF i stand til at reducere det totale opløste faststof (TDS) i vandet fra 2,233 ppm (ppm) til under 500 ppm. Dette er klart under tærsklen på 600 ppm anbefalet af Verdenssundhedsorganisationen for sikkert drikkevand.
1. Visualisering af driften af en organometallisk membran under afsaltning af havvand.
Ved hjælp af denne teknik var forskerne i stand til at producere op til 139,5 liter ferskvand pr. kg MOF-materiale pr. dag. Når først MOF-netværket er "fyldt op" med partikler, kan det hurtigt og nemt ryddes op til genbrug. For at gøre dette placeres den i sollys, som frigiver de indesluttede salte på kun fire minutter.
”Termiske fordampningsafsaltningsprocesser er energikrævende, mens andre teknologier som f.eks omvendt osmose (2), de har mange ulemper, herunder højt forbrug af energi og kemikalier til membranrensning og deklorering,” forklarer Huanting Wang, forskningsteamleder hos Monash. "Sollys er den mest udbredte og vedvarende energikilde på Jorden. Vores nye adsorbentbaserede afsaltningsproces og brugen af sollys til regenerering giver en energibesparende og miljøvenlig afsaltningsløsning."
2. Osmose afsaltning af havvand i Saudi-Arabien.
Fra grafen til smart kemi
I de senere år er der opstået mange nye ideer til energieffektiv afsaltning af havvand. "Young Technician" følger nøje udviklingen af disse teknikker.
Vi skrev blandt andet om ideen om amerikanerne på Austin University og tyskerne på Marburg University, som at bruge en lille chip fra et materiale, gennem hvilket en elektrisk strøm af ubetydelig spænding (0,3 volt) strømmer. I saltvand, der strømmer inde i enhedens kanal, neutraliseres og dannes klorioner delvist elektrisk feltsom i kemiske celler. Effekten er, at saltet strømmer i den ene retning og ferskvandet i den anden. Isolation sker ferskvand.
Britiske forskere fra University of Manchester, ledet af Rahul Nairi, skabte en grafenbaseret sigte i 2017 for effektivt at fjerne salt fra havvand.
I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature Nanotechnology argumenterede videnskabsmænd for, at det kunne bruges til at skabe afsaltningsmembraner. grafenoxid, i stedet for svært at finde og dyr ren grafen. Enkeltlags grafen skal bores i små huller for at gøre det permeabelt. Hvis hulstørrelsen er større end 1 nm, vil saltene frit passere gennem hullet, så de huller, der skal bores, skal være mindre. Samtidig har undersøgelser vist, at grafenoxidmembraner øger tykkelsen og porøsiteten, når de nedsænkes i vand. Lægehold. Nairi viste, at belægning af membranen med grafenoxid med et ekstra lag epoxyharpiks øgede barrierens effektivitet. Vandmolekyler kan passere gennem membranen, men natriumchlorid kan ikke.
En gruppe saudiarabiske forskere har udviklet en enhed, som de mener effektivt vil forvandle et kraftværk fra en "forbruger" af vand til en "producent af ferskvand". Forskere offentliggjorde et papir, der beskrev dette i Nature for et par år siden. ny solcelleteknologisom kan afsalte vand og producere på samme tid elektricitet.
I den byggede prototype installerede forskerne en vandmaskine i ryggen. solcellebatteri. I sollys genererer cellen elektricitet og frigiver varme. I stedet for at miste denne varme til atmosfæren, leder enheden denne energi til et anlæg, der bruger varmen som energikilde til afsaltningsprocessen.
Forskerne introducerede saltvand og vand indeholdende tungmetalurenheder som bly, kobber og magnesium i destilleriet. Enheden forvandlede vand til damp, som derefter passerede gennem en plastikmembran, der filtrerede salt og snavs fra. Resultatet af denne proces er rent drikkevand, der opfylder sikkerhedsstandarderne fra Verdenssundhedsorganisationen. Forskerne sagde, at prototypen, omkring en meter bred, kunne producere 1,7 liter rent vand i timen. Det ideelle sted for en sådan enhed er i et tørt eller halvtørt klima nær en vandkilde.
Guihua Yu, en materialeforsker ved Austin State University, Texas, og hans holdkammerater foreslog i 2019 effektivt filtrerende havvandshydrogeler, polymerblandingersom skaber en porøs, vandabsorberende struktur. Yu og kolleger skabte en gel-svamp ud af to polymerer: den ene er en vandbindende polymer kaldet polyvinylalkohol (PVA), og den anden er en lysabsorbent kaldet polypyrrol (PPy). De blandede en tredje polymer kaldet chitosan, som også har en stærk tiltrækning af vand. Forskerne rapporterede i Science Advances, at de har opnået en produktion af rent vand på 3,6 liter i timen per kvadratmeter celleoverflade, hvilket er det højeste nogensinde registreret og omkring tolv gange bedre end det, der produceres i dag i kommercielle versioner.
På trods af videnskabsfolks entusiasme er det ikke hørt, at nye ultraeffektive og økonomiske metoder til afsaltning ved hjælp af nye materialer vil finde bredere kommerciel anvendelse. Indtil det sker, vær forsigtig.
