Статьи

Главная › Новости

Как ударная волна опресняет воду?

Опубликовано: 23.08.2018

Китай -Проезд от таможни до судна на воздушной подушке - Глобальная волна 2018

> Как ударная волна опресняет воду?

Йодистый азот детонация

Поскольку наличие чистой, питьевой воды становится все более актуальной проблемой во многих частях мира, исследователи ищут новые способы как соленую или загрязненную воду сделать пригодной для использования. Команда MIT придумала инновационный подход, который, в отличие от большинства традиционных систем опреснения воды, не использует фильтры, которые обычно засоряются, и не использует кипячение.

Вместо этого система использует ударную волну, созданную электричеством, в потоке текущей воды, которая выталкивает соленую воду к одной стороне потока и пресную воду к другой, что позволяет легко разделить два потоки. Этот новый подход описан в журнале Environmental Science и Technology Letters. Над исследованием работают профессор химической инженерии и математики Мартин Бажант, аспирант Свен Шлумпбергер, магистрант Нэнси Лу и бывший постдоктор Мэтью Суссе.

Как это работает?

"Этот подход принципиально новая и другая система разделения", - говорит Бажант. "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", - объясняет Бажант «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 называется шоковым электродиализом, вода течет через пористый материал - в этом случае, через крошечные стеклянные частицы, называемые фритты - с использованием мембран или электродов на каждой стороне пористого материала. Когда электрический ток проходит 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. Это означает, что мембраны не столь уязвимы к обрастанию - накоплению отфильтрованного материала - 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", - говорит он.

Возникновение идеи

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 распространять 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, так что важно найти практической и недорогой способ ее очистки. Эта система не только удаляет соль, но и широкий спектр других загрязнителей. Электрический ток, проходящий через воду, может стерилизовать поток. "Электрические поля довольно высоки, поэтому они в состоянии, убить бактерии", - говорит Шлумпбергер.

Внедрение системы

Сейчас исследование имеет вид лабораторной демонстрации процесса в действии и теоретического анализа, который объясняет, что и как работает. Следующим шагом является создание уменьшенной системы, которая могла бы пройти практическое тестирование.

Этот процесс не будет конкурировать с такими методами, как обратный осмос для крупномасштабного опреснения морской воды. Но, он могла бы найти другое применение в очистке загрязненной воды, говорит Шлумпбергер.

В отличие от некоторых других подходов к опреснению, добавляет он, этот не нуждается в большой инфраструктуре, так что может быть полезным для портативных систем для использования в отдаленных районах, или в экстренных случаях, когда запасы воды уничтожены штормами или землетрясениями.

blog comments powered by