Forscher machen Fortschritte in der Entsalzungstechnologie

Forscher lassen Ur-Saurier wieder laufen (Juli 2019).

Anonim

Ingenieure an der Universität von Illinois haben einen Schritt nach vorne bei der Entwicklung eines Salzwasser-Entsalzungsverfahrens gemacht, das potentiell billiger als die Umkehrosmose ist und Anleihen aus der Batterietechnologie macht. In ihrer Studie konzentrieren sich die Forscher auf neue Materialien, die eine Entsalzung von Brackwasser wirtschaftlich wünschenswert und energieeffizient machen könnten.

Der Bedarf an praktischer Entsalzungstechnologie steigt im Kontext des globalen Klimawandels. Küstenregionen, in denen der Anstieg des Meerwassers die Grundwasserleiter befallen und kontaminieren könnte, sind nur ein Problembereich. Da die Nachfrage nach abnehmenden Quellen für sauberes Wasser steigt, wird die Notwendigkeit der Entsalzung von salzarmem Brackwasser aus Binnen- und Industriequellen zunehmen, sagten die Forscher.

Illinois, Professor für Mechanik und Ingenieurwesen Kyle Smith und seine Koautoren haben eine Studie veröffentlicht, die die Machbarkeit dieser batteryike Technologie in der Zeitschrift Electrochimica Acta zeigt.

In einer früheren Studie haben Smith und seine Mitautoren theoretische Modelle verwendet, um zu zeigen, dass Technologie, die in Natriumionenbatterien verwendet wird, Meerwasser effizient entsalzen kann. Ihre Theorie besagt, dass bei Verwendung von Elektroden, die Natrium- und Chloridionen enthalten, das Salz herausgezogen und in einer vom gereinigten Wasser getrennten Kammer gehalten wird.

"In unserer neuen Studie konstruierten und experimentierten wir mit einem bastellartigen Gerät, das Elektroden aus einem anderen Material verwendet. Dieses Material kann nicht nur Natriumionen, sondern auch Kalium, Kalzium, Magnesium und andere aus Brackwasser entfernen", sagte Smith. "Dies ist wichtig, weil Salz- und Brackwasser nicht nur Natriumchlorid enthalten. Es ist oft in einer Mischung mit anderen Salzen wie Kalium-, Calcium- und Manganchlorid."

Das neue Material ist ein chemisches Analogon zu der Verbindung Preußischblau - das intensive Pigment, das in der Tinte für Baupläne verwendet wird. Es funktioniert, indem es positiv geladene Ionen wie Natrium innerhalb seiner Kristallstruktur nimmt und hält, sagte Smith.

"Die Konkurrenz zwischen der Diffusionsrate des positiv geladenen Ions in der Kristallstruktur und dem Volumen, in dem die Ionen gespeichert werden können, erzeugt eine trapezartige Struktur", sagte Smith. "Sie gehen leicht rein, können aber nicht raus."

Es gibt andere Materialien, die positive Ionen sichern können, aber das Preußischblau-Analogon hat einen zusätzlichen Vorteil - es ist potentiell sehr billig zu beschaffen.

"Um eine solche Technologie wirtschaftlich machbar zu machen, muss sie billig sein und im Idealfall einen gewissen Mehrwert haben", sagte Smith. "Indem wir gezeigt haben, dass unser Gerät gut mit salzarmen Gewässern funktioniert, hat sich die Tür für Brackwasser in Binnengewässern und möglicherweise für Industrieabwässer geöffnet."

Smith und seine Mitautoren zeigen, dass die Menge an Salzentfernung ausreichend ist, um ihr Konzept unter Verwendung von Brackwasser zu demonstrieren. Weitere Untersuchungen sind jedoch erforderlich, um festzustellen, wie sich die Entfernung von Salzen aus Salzwasser und Abwasser mit höherem Salzgehalt auf diese Energieeffizienz auswirken wird.

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