У Массачусетському технологічному інституті створили безфільтровий процес опріснення води на основі електричних ударних хвиль

Зменшення доступності питної води для громад по всьому світу надихнуло багато нових підходів до очищення води. Команда інженерів-хіміків з Массачусетського технологічного інституту розробила новий процес опріснення води, який відокремлює сіль від води за допомогою ударної хвилі, що приводиться в дію електричним струмом. Постійне розштовхування молекул чистої води і більших атомів натрію і хлору в єдиному потоці води дає можливість перепрофілювати солону воду і навіть токсичні стічні води для питних цілей, без довгострокових перешкод, пов’язаних з традиційними процесами опріснення.

Цей метод, відомий як ударний електродіаліз, є унікальним, оскільки це “безмембранна система розділення”. Традиційні процеси опріснення зазвичай використовують зворотний осмос або електродіаліз для розділення молекул води і частинок солі по обидва боки односторонньої сепараційної мембрани. Системи фільтрації, які вимагають такого поділу, можуть бути вкрай неефективними, оскільки мембрани засмічуються. Навіть запропоновані для систем мембранного розділення способи очищення, такі як кип’ятіння, вимагають регулярних витрат великої кількості енергії.

Професор хімічної інженерії та математики Мартін Базант і його команда студентів-дослідників використовують ударний електродіаліз, щоб обійти такі проблеми, як засмічення в системі, яка зовні дуже схожа на традиційні методи опріснення. Оскільки їхня система все ще вимагає певного фізичного розділення молекул води і частинок солі, Базант і його команда використовують пористий матеріал, що складається з безлічі крихітних скляних частинок, який називається фріт. Мембрани або електроди можуть бути використані для оточення системи, так що при подачі електричного струму вода розділяється на дві області потоку: одну з очищеною водою і одну з солоною водою.

• Вчені вважають, що наступна велика сонячна буря може спричинити “інтернет-апокаліпсис
• Високі температури і алмазне ковадло можуть призвести до прориву сонячних батарей
• Автономний човен Массачусетського технологічного інституту долає величезну мережу каналів Амстердама

Коли електричний струм, що подається на систему, досить сильний, він генерує ударну хвилю, яка миттєво і точно розділяє прісну воду від солоної. Навіть коли ударний електродіаліз застосовується з мембранами, що оточують фріт, вода, що протікає по поверхні мембран (замість того, щоб проходити крізь мембрану), допомагає пом’якшити проблему засмічення з часом. Однак, залишаються питання щодо кількості енергії, яка буде необхідна для живлення такої системи, коли вона буде масштабована для реальних застосувань.

Команда Массачусетського технологічного інституту завдячує Хуану Сантьяго зі Стенфордського університету за те, що він вперше відкрив використання ударної хвилі для розділення концентрації солі у воді, але відкриття Сантьяго до цього часу не використовувалося для опріснення води. Базант вважає, що ударний електродіаліз може бути легко масштабований для великих опріснювальних установок або систем очищення води. Крім опріснення, система також може бути використана для очищення токсичних стічних вод, створених суперечливими установками для гідророзриву пласта, оскільки електричний струм теоретично може бути використаний для стерилізації потоку рідини на додаток до видалення небажаних частинок у джерелі води.

Дослідження ударного електродіалізу на сьогоднішній день підтвердили теорію методу та продемонстрували робочі моделі процесу. Наступним кроком у застосуванні ударного електродіалізу в реальних умовах для опріснення та очищення води буде проектування системи, розробленої спеціально для практичних випробувань у такому масштабі. Базант і його команда не вірять, що їхня система зможе конкурувати з традиційними процесами опріснення на початковому етапі, але він бачить переваги альтернативної системи очищення в майбутньому. Наприклад, мінімальні вимоги до інфраструктури системи ударного електродіалізу зроблять її портативним, недорогим рішенням для надзвичайних ситуацій або віддалених місць, де постачання води обмежене.

Рекомендації редакції

• Дослідники Массачусетського технологічного інституту детально розробили плани приватних місій з пошуку життя на Венері
• Дослідники змоделювали віртуальний всесвіт, і ви можете завантажити його безкоштовно
• Технології для змін: На CES 2021 технології обіцяють створити чисту воду для всіх
• Вчені вітають перше однозначне виявлення води на Місяці
• Вітрова та сонячна? Старі новини. У Каліфорнії хочуть випаровувати сміття для створення енергії

Source: digitaltrends.com