На пути к более дешевым и эффективным процессам опреснения воды

Три метода

Эти заводы используют три основных метода. Первая — термическая дистилляция. Во время этого процесса морская вода просеивается, чтобы удалить самые крупные примеси. Затем она нагревается до тех пор, пока не испарится в резервуарах, где оседают соли. Испарившаяся вода в конце концов переходит в конденсационный резервуар, где возвращается в жидком виде и деминерализуется.

Второй метод — это электродиализ, который обеспечивает прохождение воды через мембраны под действием электрического поля. Однако этот метод применим только к воде с низкой соленостью.

Наконец, у нас есть техника, известная как обратный осмос. Здесь вода сначала фильтруется через слои песка и угля, так что остаются только соли. Затем она распыляется под высоким давлением через сверхтонкие мембраны, которые удерживают соли. Наконец, в воду добавляются минеральные соли, чтобы сделать ее безопасной для питья.

Сегодня нас интересует третий метод. В недавнем исследовании исследователи Техасского университета в Остине работали над оптимизацией мембран, используемых в процессе опреснения, чтобы сделать операции более доступными и, следовательно, более недорогими в будущем.

«Мембраны обратного осмоса широко используются для очистки воды, но мы до сих пор очень мало о них знаем«, — объясняет Маниш Кумар, соавтор этой работы. «Мы не могли объяснить, как через них прошла вода. Кроме того, все улучшения, сделанные за последние сорок лет, по сути, были сделаны в темноте«.

Чтобы получить более четкое представление об этих мембранах, исследователи использовали метод мультимодальной электронной микроскопии, который сочетает анализ химического состава с наноразмерным трехмерным картированием для моделирования эффективности очистки воды. Эта работа показала, что несоответствия и «мертвые зоны» в мембранах фактически играли более важную роль, чем толщина самих мембран.

«Вы можете невооруженным глазом увидеть, как некоторые участки более или менее плотны в кофейном фильтре«, — объясняет инженер-химик Энрике Гомес. «То же самое и с фильтрационными мембранами. Они кажутся однородными, но на наномасштабе это не так. И то, как вы контролируете это массовое распределение, действительно важно для эффективности фильтрации воды«.

По словам исследователей, обеспечение равномерного распределения плотности мембраны позволит очистить больше воды с меньшими затратами энергии.