Учени измислиха как да отделят солта от морската вода

Изследователи са разработили система, която използва електрическа ударна вълна, за да извлече соли и други примеси от солени или замърсени води. Тя би могла да се използва и в пречиствателни станции, както и за пречистване на огромни количества вода, замърсена с различни химикали, в резултат от производствени процеси.

Известна като „ударна електродиализа“, техниката се прилага за електрическо задвижване на ударна вълна с постоянен поток от течаща вода. Настъпва взаимодействие със заредените частици сол, което тласка потока от солена вода в една посока, а потока от прясна вода ­­– в друга. След това те се пренасочват в отделни тръби. Това е евтин и ефективен процес на обезсоляване, който превръща солената, леко солената или замърсена вода в прясна и чиста. Откритието може да промени света по начини, за които само сме мечтали, но досега никой не е бил в състояние да постигне.

Една от най-известните техники за пречистване и обезсоляване на вода е обратната осмоза. Тя разделя водните молекули от по-големите частици – например, соли и примеси, с помощта на налягане. Филтрите, задържащи частиците, лесно се запушват, което ограничава капацитета на системата. Изваряването на примесите във водата също може да я направи годна за пиене. Звучи просто, но изисква много енергия и учените все още търсят начини да повишат ефективността на тези методи.

Инженерите от Масачузетския технологичен институт решават да разработят изцяло нов подход и проучват какво става, когато се “смесват” вода и електричество. Солената или замърсена вода се подава през евтин, порест материал, наречен фрита (frit), направен от малки стъклени частици, гъвкави мембрани и електроди. Електрическият ток, протичащ през електродите, се подава към водата и взаимодейства със солите или примесите в нея. Дейвид Л. Чандлър от Масачузетския технологичен институт обяснява какво се случва:

„Когато електрически ток протича през системата, солената вода се разделя на региони – с ниска и с висока концентрацията на соли. При достигането на определена точка, електричеството генерира ударна вълна между тези две зони. Потоците от вода с различна солева концентрация се разделят рязко, вследствие на което остават от двете страни на порестата физическа бариера в центъра на потока.“


РЕКЛАМА:

***

Системата се основава на същия принцип както другите техники за обезсоляване или пречистване на вода, но има една съществена разлика. В системите, базирани на обратна осмоза, мръсната или солена вода преминава през специални мембрани, които улавят солните частици и други замърсявания. В системата на Масачузетския технологичен институт мембраните също се използват като бариери за замърсители, но вместо да преминава чрез обратна осмоза, водата тече през тях. Тези „мембранни раздели“, както ги нарича екипът, премахват огромния проблем с обратната осмоза – когато материалът задържан във филтрите е твърде много, това блокира системата и причинява опасно натрупване на вода под налягане.
„Този процес прилича на стария, но е и коренно различен“, казва инженерът Мартин Базант, член на екипа.

„Солите не трябва да се задържат в нещо, [заредените частици на солите] просто се движат на една страна. “

Описвайки новата система, екипът заявява, че тя може да работи с непрекъснат поток от замърсена вода и че досега само са изпитвали откритието си в лабораторни условия. Те смятат, че това лесно може да бъде използвано от търговските дружества, тъй като изисква по-малко инфраструктура от съществуващите в момента системи. Благодарение на това, този метод може да се прилага и при преносими системи за пречистване и обезсоляване на вода в отдалечени райони.

„Едно от възможните приложения ще бъде в почистването на огромното количество отпадъчни води, генерирани от хидравлично разбиване или фракинг“, казва Чандлър. „Замърсената вода обикновено е солена, понякога е със следи от токсични йони, така че намирането на практичен и евтин начин за почистване би било много желано.“

Електрическите полета, прилагани към водата, са с относително високо напрежение, което означава, че процесът може не само да филтрира прах и соли, но и вредни бактерии. Това предполага, че системата може да се използва за стерилизация на замърсена вода за пиене.

Изследователи в Египет са развили система, основана на процеса на первапорация, който може да обезсолява вода с най-високо съдържание на соли, каквато е в Червено море. В същото време, инженери от Университета в Илинойс обявяват, че са разработили материал, който позволява на големи обеми от вода да преминават през изключително малки „нанопори“, при което се отделят соли и различни замърсители.

Превод: Христинка Башева

Източник: ScienceAlert


Европейска нощ на учените 2022 г.: