Wissenschaftler haben zwei neue Entsalzungsmethoden entwickelt
Fast gleichzeitig schlugen Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der University of Illinois in Urbana-Champaign (UIUC) neue Wege zur Entsalzung von Salzwasser vor. Die MIT-Methode basiert auf Stoßwellen, und die UIUC verwendete ein poröses nanoskaliges Material, um Salz von Wasser zu trennen.Wenn sich kein Wasser im Wasserhahn befindet
Der weltweite Wasserverbrauch steigt ständig und in einigen dicht besiedelten Regionen des Planeten ist er allmählich knapp. Das Problem des Süßwassermangels ist nicht länger das Vorrecht afrikanischer Wüsten. Trotz der Tatsache, dass die Ozeane 70% der Oberfläche unseres Planeten bedecken, gibt es sehr wenig Trinkwasser darauf.In Kalifornien fehlte aufgrund einer dreijährigen Dürre ungefähr der jährliche Niederschlag , weshalb die Behörden den Wasserverbrauch einschränken mussten. In China wird in der Bohai-Bucht in der Nähe der Stadt Tangshan eine der größten Entsalzungsstationen gebaut.Übliche Methoden zur Entsalzung von Wasser sind Umkehrosmose - Wasser durch eine Membran drücken, die Salzpartikel einfängt, Destillation - Kochen, anschließendes Sammeln und Abkühlen des Dampfes oder Elektrodialyse - Ändern der Konzentration von Elektrolyten in Lösung mittels elektrischem Strom. Diese Methoden sind extrem energieaufwendig.Schockentsalzung
Die Arbeit von MIT-Ingenieuren mit einer ungewöhnlichen Entsalzungsmethode unter der Leitung von Professor Martin Bazant wurde in der Zeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht. „Dies ist ein grundlegend neuer Trennungsprozess, der sich von allen anderen unterscheidet“, sagt Bazant. "Es bietet eine membranfreie Trennung von Ionen und Wassermolekülen."Bei der herkömmlichen Elektrodialyse werden Septummembranen im Trenngefäß hergestellt. Filtermembranen lassen Wasser durch und fangen größere Salzpartikel ein. Diese Membranen sind abwechselnd angeordnet und teilen das Gesamtvolumen in viele Hohlräume auf. Mit der Lösung wird ein konstanter elektrischer Strom durch das Bad geleitet, der die Ionen der gelösten Salze in Bewegung bringt.Gegenläufig geladene Ionen bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen. Da die Badewanne jedoch mit Membranen gefüllt ist, die die Bewegung von Ionen verhindern, werden die Ionen entsprechend ihrer Ladung auf der nächstgelegenen Membran eingeschlossen und verbleiben im Hohlraum zwischen den beiden Membranen. Infolgedessen tritt eine Zunahme der Ionenkonzentration zwischen einem Membranpaar auf (dieses Wasser wird zurück ins Meer abgeleitet), und zwischen der anderen tritt eine Abnahme auf, dh es wird frisches Wasser erhalten.
In einem neuen Verfahren namens Schockelektrodialyse fließt Wasser durch die Fritte- poröses Keramikmaterial. Auf beiden Seiten ist die Materialmasse durch Elektroden begrenzt. Ein ausreichend starker Gleichstrom, der zwischen den Elektroden fließt, führt zum Auftreten einer Stoßwelle im Strom, die den Strom klar in zwei Teile teilt - von denen einer extrem salzig und der andere Süßwasser ist. Es bleibt nur, die Flows mit einer einfachen Partition zu trennen.Bei diesem Verfahren werden keine Membranen verwendet, nichts ist verstopft und muss nicht gereinigt werden, während ein konstanter Wasserfluss durch ein kostengünstiges Material gewährleistet wird. Der dem Prozess zugrunde liegende Effekt wurde vor einigen Jahren von Wissenschaftlern der Stanford University entdeckt.MIT-Experten sagen, dass das Verfahren nicht nur zur Entsalzung, sondern auch zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden kann. Beispielsweise wird bei der Durchführung des hydraulischen Aufbrechens viel salziges und chemisch kontaminiertes Wasser gebildet, das auf diese Weise gereinigt werden könnte. Laut Wissenschaftlern ist der zur Organisation des Prozesses erforderliche elektrische Strom außerdem stark genug, um Bakterien abzutöten und Wasser zu sterilisieren.Ein subtiler Ansatz zur Entsalzung
Die Ingenieure in Illinois bieten jedoch ihre eigene Option zur Entsalzung von Wasser an, indem sie es durch eine Membran filtern. Ihre Molybdändisulfidmembran ist jedoch nur wenige Nanometer dick. UIUC-Ingenieure argumentieren, dass ihr Filter energetisch viel vorteilhafter ist als herkömmliche Umkehrosmosefilter, die teuer sind.Die Entsalzung von Wasser durch Filter erfordert normalerweise viel Druck, und die Membranen verstopfen schnell und müssen gereinigt oder ausgetauscht werden. Laut Ingenieuren ist der zur Entsalzung von Wasser erforderliche Druck jedoch proportional zur Dicke der Membran. Viele Wissenschaftler versuchten sogar, Graphen zum Filtern von Wasser zu verwenden, stießen jedoch auf besondere Schwierigkeiten bei der Wechselwirkung mit Graphen.UIUC-Ingenieure nahmen Molybdändisulfid, weil es Molybdän enthält, das von zwei Schwefelatomen umgeben ist. Infolgedessen weist eine dünne „Schicht“ aus MoS 2 außen Schwefel und innen Molybdän auf. Wenn in ein solches Blatt ein Loch gemacht wird, befindet sich ein Ring aus Molybdänatomen darum.
„Die Vorteile des MoS 2 -Filters bestehen darin, dass Molybdän Wasser und Schwefel abweist, wodurch ein hoher Wasserdurchgang durch das Loch gewährleistet wird“, sagt Mohammad Heiranian, Autor der Arbeit. "Diese Eigenschaft ist chemisch in MoS 2 eingebaut , sodass sie im Gegensatz zu Graphen, wo eine solche Herstellung ein sehr komplexer Prozess ist, nicht speziell hergestellt oder in irgendeiner Weise modifiziert werden muss."Wie werden wir entsalzen?
Der Fortschritt steht nicht still und neue Technologien erscheinen sehr schnell. Die Zeit wird zeigen, welche dieser Ideen den Test der Realität bestehen wird. Es ist möglich, dass zur Steigerung der Effizienz verschiedene Technologien zusammen eingesetzt werden. Die Hauptsache ist, dass sie viel frisches Wasser sowohl zum Trinken als auch zum Essen geben - schließlich sind die Hauptkonsumenten von frischem Wasser Bauernhöfe.Source: https://habr.com/ru/post/de386527/
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