В наше время острой становится проблема не только нехватки воды на Земле, но и не менее остро стоит вопрос о ее чистоте и пригодности для питья. Поэтому наибольшее распространение получают методы очистки сточных вод или опреснения морской воды.
Команда MIT придумала инновационный подход к опреснению воды, не использующий кипячения и часто засоряющихся фильтров.
Вместо этого система использует созданную электричеством ударную волну в потоке текущей воды, которая выталкивает соленую воду к одной стороне потока, а пресную воду — к другой, что позволяет легко разделить два потока.
Этот новый подход был описан исследователями в журналах Environmental Science и Technology Letters. Над проектом работают профессор химической инженерии и математики Мартин Бажант, аспирант Свен Шлумпбергер, магистрант Нэнси Лу и бывший постдоктор Мэтью Суссе.
Профессор Бажант так описывает свое исследование: «Этот подход принципиально новая и другая система разделения. И, в отличие от большинства других методов опреснения или очистки воды, этот выполняет безмембранное разделение ионов и частиц. Мембраны в традиционных системах опреснения, таких, как те, которые используют обратный осмос или электродиализ, являются селективным барьером. Они позволяют молекулам воды пройти, но блокируют крупные атомы натрия и соли хлора. И хотя новый процесс похож на электродиализ, но он, все же, отличается», — говорит ученый.
В новом процессе, который получил название шокового электродиализа, вода течет через пористый материал ― в данном случае через крошечные стеклянные частицы, называемые фритты ― с использованием мембран или электродов на каждой стороне пористого материала. При прохождении электрического тока через систему соленая вода разделяется на участки: в одном концентрация соли очень низка, во втором ― высокая. Ударная волна, как простой физический барьер, находится в центре потока.
И, хотя система все же может использовать мембраны с каждой стороны пористого материала, вода не течет через них. В данном случае мембраны не столь уязвимы к обрастанию отфильтрованным материалом или к деградации из-за давления воды, как это происходит с обычной мембраной в системе опреснения.
«Соль не должна проходить сквозь что-то», ― говорит Бажант. «Заряженные частицы соли или ионы просто двигаются в одну сторону», ― поясняет он.
Способность ударной волны влиять на концентрацию соли была обнаружена несколько лет назад группой Хуана Сантьяго из Стэнфордского университета. Но это открытие не использовалось для удаления соли из воды.
А система, созданная Бажантом, напротив, представляет собой непрерывный процесс: вода протекает через дешевые пористые средства, которые можно относительно легко применять для опреснения или очистки воды.
Одним из возможных применений этой идеи является очистка больших объемов сточных вод с помощью сгенерированного гидравлического разрыва. Загрязненная вода, как правило, соленая, и содержит некоторое количество токсичных ионов. Поэтому важно найти практической и недорогой способ ее очистки. Система шокового диализа не только удаляет соль, но и широкий спектр других загрязнителей. Оказалось, что электрический ток, проходящий через воду, может стерилизовать поток. «Электрические поля довольно высоки, поэтому они в состоянии, убить бактерии», ― говорит Шлумпбергер.
Установка шокового диализа может конкурировать в эффективности и дешевизне очистки соленых вод с системами обратного осмоса. Также ее дезинфицирующие свойства могут открыть дорогу системе в очистку сточных и загрязненных вод.
Этот метод может применяться как для масштабной очистки воды в прибрежных районах или загрязненных территориях, так и для портативных систем, используемых в отдаленных районах или в экстренных случаях и при чрезвычайных ситуациях, так как данная установка не требует большой инфраструктуры.
Поделиться Страницей
Ещё в категории:
Вопрос-Ответ (ЧаВо)
Бесплатная Консультация
Наши Услуги