効率的な海水淡水化はどうでしょうか？低価格で大量の水

清潔で安全な飲料水へのアクセスは、残念ながら世界の多くの地域で十分に満たされていないニーズです。もちろん、十分に効果的で合理的な経済的制限内で方法が利用可能であれば、海水の淡水化は世界の多くの地域で大いに役立つだろう。

費用対効果の高い製品の開発に対する新たな希望 海塩を除去して淡水を得る方法 昨年、研究者が標準物質を使用した研究結果を報告したときに発表されました。 有機金属骨格 (MOF) 海水ろ過用。研究者らによると、オーストラリアのモナシュ大学のチームが開発したこの新しい方法は、他の方法に比べて必要なエネルギーが大幅に少ないという。

有機金属スケルトン MOF 表面積が大きい、多孔性の高い材料です。小さな体積に丸めた大きな作業面は濾過に最適です。液体中の粒子や粒子を捕捉する(1)。新しいタイプの MOF は次のように呼ばれます。 PSP-MIL-53 海水中の塩分や汚染物質を捕捉するために使用されます。水中に入れると、表面にイオンと不純物が選択的に保持されます。 MOF は 30 分以内に、水中の総溶解固形分 (TDS) を 2,233 ppm から 500 ppm 未満に減らすことができました。これは、世界保健機関が安全な飲料水として推奨する 600 ppm の閾値を明らかに下回っています。

1. 海水淡水化中の有機金属膜の動作の可視化。

この技術を使用して、研究者らは MOF 材料 139,5 キログラムあたり XNUMX 日あたり最大 XNUMX リットルの淡水を生成することができました。 MOF ネットワークが粒子で「満たされる」と、再利用のために迅速かつ簡単に洗浄できます。これを行うには、太陽光の当たる場所に置くと、閉じ込められた塩分がわずか XNUMX 分で放出されます。

「熱蒸発脱塩プロセスはエネルギーを大量に消費しますが、他の技術では 逆浸透 (2)、膜の洗浄と脱塩素処理に多くのエネルギーと化学薬品を消費するなど、多くの欠点があります」とモナシュ社の研究グループリーダー、ファンティン・ワン氏は説明する。「太陽光は地球上で最も豊富で再生可能なエネルギー源です。吸着剤をベースにし、再生に太陽光を利用する当社の新しい脱塩プロセスは、省エネで環境に優しい脱塩ソリューションを提供します。」

2. サウジアラビアの浸透圧海水淡水化システム。

グラフェンからスマートケミストリーへ

近年、多くの新しいアイデアが生まれています。 エネルギー効率の高い海水淡水化。「若き技術者」は、これらの技術の発展に密着しています。

私たちは、とりわけ、オースティン大学のアメリカ人とマールブルク大学のドイツ人のアイデアについて書きました。 小さなチップを使用する 無視できる電圧 (0,3 ボルト) の電流が流れる材料でできています。装置の流路内を流れる塩水では、塩素イオンが部分的に中和され、塩素イオンが生成されます。電界化学細胞のように。その結果、塩は一方の方向に流れ、淡水は他方の方向に流れます。孤立が起こる淡水.

ラーフル・ナイリ率いるマンチェスター大学の英国の科学者たちは、海水から塩分を効果的に除去するために、2017年にグラフェンベースのふるいを開発した。

Nature Nanotechnology誌に掲載された研究では、科学者らはこれを脱塩膜の作成に使用できると主張した。 酸化グラフェン入手困難で高価な純粋なグラフェンの代わりに。単層グラフェンに浸透性を持たせるには、ドリルで小さな穴を開ける必要があります。穴のサイズが 1 nm より大きい場合、塩が穴を自由に通過するため、ドリルで開ける穴は小さくする必要があります。同時に、酸化グラフェン膜は水に浸漬すると厚さと多孔性が増加することが研究で示されています。医師のチーム。 Nairi 氏は、エポキシ樹脂の追加層で膜を酸化グラフェンでコーティングすると、バリアの有効性が向上することを示しました。水の分子は膜を通過できますが、塩化ナトリウムは通過できません。

サウジアラビアの研究者グループは、発電所を水の「消費者」から「真水の生産者」に効果的に変えると信じている装置を開発した。科学者たちは、数年前にこれについて説明した論文を『Nature』誌に発表しました。 新しい太陽光技術水を脱塩し、同時に生成することができます電気.

彼らが作ったプロトタイプでは、科学者たちは後部に給水装置を設置しました。 太陽電池。太陽光が当たると、セルは電気を生成し、熱を生成します。この熱を大気中に逃がす代わりに、この装置はこのエネルギーをプラントに送り、プラントはその熱を脱塩プロセスのエネルギー源として使用します。

研究者らは塩水と、鉛、銅、マグネシウムなどの重金属を含む水を蒸留器に導入した。この装置は水を蒸気に変え、プラスチック膜を通過させて塩分や破片を除去します。このプロセスの結果、世界保健機関の安全基準を満たすきれいな飲料水が生まれます。科学者らによると、このプロトタイプは幅約1,7メートルで、XNUMX時間あたりXNUMXリットルのきれいな水を生成できるという。このような装置の理想的な場所は、乾燥または半乾燥した気候、水源の近くです。

テキサス州オースティン州立大学の材料科学者グイファ・ユー氏と彼のチームメイトは2019年にこう提案した。 海水ヒドロゲルを効果的に濾過, ポリマー混合物多孔質で吸水性のある構造を作り出します。 Yu 氏らは、3,6 つのポリマーからゲルスポンジを作成しました。XNUMX つはポリビニルアルコール (PVA) と呼ばれる水を結合するポリマーで、もう XNUMX つはポリピロール (PPy) と呼ばれる軽量の吸収剤です。彼らは、同じく水に強い引力を持つキトサンと呼ばれる第XNUMXのポリマーを混合しました。科学者らはScience Advancesで、細胞表面積XNUMX平方メートル当たり毎時XNUMXリットルの純水生産を達成したと報告した。これは史上最高であり、今日の商用バージョンで生産されているものよりも約XNUMX倍優れている。

科学者の熱意にもかかわらず、新素材を使用した超効率的で費用対効果の高い新しい脱塩方法がより広範な商業用途につながるとは聞いていない。そうなるまでは気をつけてください。