Лента TH Новости Глобальные вызовы


Ученые предложили новый метод для опреснения воды

∴ 181

Инженеры из Калифорнийского университета в Риверсайд разработали новый способ извлечения почти 100 процентов воды из высококонцентрированных солевых растворов. Система позволит уменьшить нехватку воды в засушливых регионах и уменьшить проблемы, связанные с удалением растворов высокой степени солености, такими как отходы различных типов производств.

391

Исследование, которое включает в себя разработку нагревательного элемента на основе углеродных нанотрубок, значительно улучшит отдачу пресной воды в процессе мембранной дистилляции. Проект возглавил Дэвид Джасби, доцент кафедры химической и экологической инженерии в инженерном колледже Bourns UCR.

Хотя обратный осмос (просачивание жидкостей сквозь фильтры) является наиболее распространенным методом удаления соли из морской воды, сточных вод и солоноватой воды, он не способен обрабатывать высококонцентрированные солевые растворы. Такие растворы, называемые рассолами, генерируются в массовых количествах во время обратного осмоса (как выброс отходов) и гидравлических разрывов (как при добыче воды) и должны быть утилизированы надлежащим образом, чтобы избежать нанесения ущерба окружающей среде. В случае ГРП добываемая вода часто удаляется из подземных скважин, однако некоторые исследования предполагают, что такая практика может привести к увеличению местных землетрясений.

Одним из способов обработки соляного раствора является мембранная дистилляция, технология термического опреснения, в которой тепло проталкивает водяной пар через мембрану. Однако горячие рассолы создают сильную коррозию, что делает теплообменники и другие системные элементы дорогими в традиционных системах мембранной дистилляции. Кроме того, поскольку процесс зависит от теплоемкости воды, однократные извлечения довольно низки (менее 10 процентов), что приводит к сложным требованиям к управлению теплом.

Чтобы улучшить это, исследователи разработали самонагревающуюся мембрану из углеродной нанотрубки, которая только нагревает рассол на поверхности мембраны. Новая система уменьшила тепло, необходимое в процессе, и увеличило выход восстановленной воды до 100%.

В дополнение к значительно улучшенным характеристикам обессоливания команда также исследовала, как применение переменного тока к мембранному нагревательному элементу может предотвратить деградацию углеродных нанотрубок в соляной среде. В частности, была определена пороговая частота, когда было предотвращено электрохимическое окисление нанотрубок, позволяющее нанотрубным пленкам работать в течение значительных промежутков времени без снижения производительности. Понимание этой работы позволит использовать нагревательные элементы на основе углеродных нанотрубок в других областях, где электрохимическая стабильность нанотрубок вызывает беспокойство.

Филипп Дончев