Uus magestamise tehnika puhastab ja desinfitseerib ka vett

- Mar 23, 2018-

Uus magestamise tehnika puhastab ja desinfitseerib ka vett

Elektrodialüüsi abil on võimalik kiiresti ja odavalt merevee sulatada, kuid ei eemalda muid saasteaineid nagu mustus ja bakterid. Nüüd on keemiatehnikud töötanud välja, kuidas seda ka teha.

Üks maailma kõige pakilisemaid vajadusi on pakkuda selle elanikkonnale puhast joogivett. Maapiirkondades ei ole peaaegu pooltel elanikel juurdepääs puhta veega, seega on väljakutse selge ja kohal.

 

Loomulikult on probleem see, et enamik planeedi vett on soolane. Seega on peamine eesmärk leida merevee saastavuse viise.

Martin Bazant, postdoc Daosheng Deng ja tema kolleegid Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist Cambridge'is ütlesid, et nad on välja töötanud uue veega järeleandmisvormi, mis on tuntud kui šokk-elektrodialüüs, mis mitte ainult ei eemalda soola, vaid tahkeid osakesi ja baktereid. "Elektriläbilaske elektrodialüüsi abil on võimalik luua kompaktsemaid ja efektiivsemaid vee puhastamise süsteeme," ütlevad nad.

Üks magestamise suured probleemid on selle maksumus. Kõige tavalisem meetod on merevee destilleerimine vaakumis, nii et selle keemispunkt on tavalisest madalam. Kuid see on kallis energiamahukas protsess. Nii et insenerid on pidevalt otsima odavamaid meetodeid.

Kõige tavalisem neist on pöördosmoos. See toimib vee väljapumbamisel membraani kaudu, mis ei võimalda naatriumi või klooriioonide läbimist. See on tunduvalt vähem energiamahukas kui traditsioonilised magestamismeetodid, kuid see on piiratud kiirusega, milles vesi võib membraani läbida.

Nii on viimastel aastatel insenerid hakanud uurima elektrodialüüsi protsessi. See toimib vastupidisel viisil, võimaldades naatrium- ja klooriioonide läbimist membraani kaudu elektrivälja juuresolekul, jättes puhta vee teiselt poolt.

Kuna membraani läbivad ainult ioonid, mitte vee molekulid, siis kiirus, millega see võib mageda, on palju suurem kui pöördosmoos .

Kuid elektrodialüüsi puhul on probleem. Kuigi see eemaldab soola veest, ei eemalda see muid saasteaineid nagu mustus ja bakterid. Nii et see vajab täiendavaid filtreerimise ja desinfitseerimise etappe, et vesi joob.

Nüüd Bazant, Deng ja Co ütlevad, et nad on leidnud tee puhta joogivee tootmiseks elektrodialüüsi kasutades ühe sammuna. Võti on asetada katoodile lähedane poorsest materjalist kiht, mis siis toimib filtritena ja eemaldab kõik, mis ei saa mikropoorid läbi minna.

Kõnealuse poorsest materjalist on paigaldatud klaas, mis valmistatakse klaasosakeste paagutamisega poorse tahke aine moodustamiseks. Pooride suurus on umbes 0,5 mikromeetrit, nii et midagi enamat kui sellist, nagu mustuseosakesed, ei saa läbida.

Bakterid kipuvad olema siiski väiksemad. Kuid Bazant ja Co näitavad, et need ei läbida materjali ka, ilmselt seetõttu, et nad saavad lõksus või kuna need on hävitatud võimsate elektriväljade lähedal katood. "Oleme võimelised tapma või eemaldama ligikaudu 99% elujõulistest E-Coli bakteritest, mis esinevad toitevees, kui voolavad löögi elektrodialüüsi seadet rakendatud pingega," ütlevad nad.

Mõlemal juhul on uue seadme väljundiks puhastatud vesi, millel on vähe, kui mõnda esialgset saasteainet.

See on kasulik masin. Midagi, mis võib vesi destilleerida, samal ajal filtreerides ja desinfitseerides, on väärt edaspidist uurimist. Bazant ja co soovitavad, et see võiks olla kasulik keemiatehnoloogiale.

Suurem küsimus on loomulikult see, kas selline seade võiks kõige tõhusamalt puhastada vett suurema mastaabiga. See tähendaks näiteks fotogalvaanilise võimsuse kasutamist ja usaldusväärsete voolukiiruste loomist pikema aja jooksul.

See on veel üks väljakutse. Lab-põhise prototüübi muutmine praktiliseks, usaldusväärseks masinaks on sama keeruline. Ent arvestades panuseid, miljoneid inimesi, on see kindlasti väärt.