Новый метод опреснения также очищает и дезинфицирует воду

Электродиализ является дешевым и быстрым способом опреснения морской воды, но он не удаляет другие загрязнители, такие как грязь и бактерии. Современные инженеры-химики решили и эту проблему.

Одним из наиболее острых мировых ресурсных вопросов заключается в обеспечении чистой питьевой водой населения планеты. Почти у половины жителей сельской местности нет доступа к питьевой воде.

Главная проблема, конечно, состоит в том, что большая часть воды планеты является соленой. Поэтому поиск способов опреснения морской воды является основной целью.

Мартин Бэзэнт, постдок Даошэн Дэн и их коллеги из Массачусетского технологического института в Кембридже, говорят, что они разработали новый способ опреснения воды, известный как «ударный электродиализ», который удаляет не только соль, но и твердые примеси и бактерии. «Ударный электродиализ позволит создать более компактные и эффективные системы очистки воды», говорят они.

Одним из самых больших краеугольных камней технологии опреснения воды является ее стоимость. Наиболее распространенный метод заключается в дистилляции морской воды в вакууме, где точка кипения ниже, чем в обычных условиях. Однако это энергоемкий и довольно дорогостоящий процесс. Поэтому инженеры постоянно находятся в поисках более дешевых методов.

Наиболее распространенным из относительно экономных технологий опреснения и является обратный осмос. Вода пропускается через мембрану, которая задерживает ионы натрия или хлора. Это значительно менее энергоемкий процесс, но его недостатком является ограниченная производительность.

В последние годы инженеры сосредоточили свое внимание на технологии под названием «электродиализ». Электродиализ имеет обратный принцип действия: ионы натрия и хлора проходят через мембрану под действием электрического поля, а очищенная вода остается с другой стороны мембраны.

Поскольку через мембрану проходят только ионы натрия и хлора, а не молекулы воды, производительность такой системы намного выше, чем систем обратного осмоса.

Однако и у электродиализа есть свои недостатки. Он удаляет соль из воды, но не удаляет другие загрязнители, такие как грязь и бактерии. Поэтому требовалась установка дополнительных систем фильтрации и очистки воды, чтобы сделать ее пригодной для питья.

Бэзэнт, Дэн и их коллеги утверждают, что они нашли способ производства чистой питьевой воды в один этап с использованием электродиализа. Инновацией стало размещение около катода слоя пористого материала, который действует как фильтр и удаляет частицы, которые не смогли пройти через микропоры.

В качестве фильтрующего материала ученые использовали пористое стекло – сплавленные при высокой температуре частицы стекла. Размер пор составляет приблизительно 0.5 микрометра, таким образом, все частицы большего размера, такие как частицы грязи, не могут пройти.

Однако бактерии имеют меньший размер. Но Бэзэнт и команда утверждают, что бактерии не проходят через фильтрующий материал, потому что они или задерживаются вместе с частицами загрязнителей, или разрушаются под действием мощного электрического поля катода. «Наша система убивает или удаляет приблизительно 99% бактерий кишечной палочки», говорят они.

Таким образом, новое устройство производит очищенную воду с минимальным количеством загрязнителей.

Это крайне полезная разработка. Она одновременно опресняет, фильтрует и дезинфицирует воду, поэтому она достойна дальнейшего исследования. Бэзэнт и коллеги предполагают, что данная технология может найти свое применение в химико-технологической промышленности.

Главный вопрос состоит, конечно, в том, сможет ли такое устройство быть рентабельным для очистки воды в более крупных масштабах. Например, сможет ли система использовать фотогальваническую энергию и обеспечит ли она приемлемый уровень производительности в соотношении к длительности цикла обработки.

Разработка технологии – это, можно сказать, лишь половина работы. Не менее сложной задачей является превращение лабораторного прототипа в практическую надежную машину. Но учитывая ставки – жизни миллионов людей – к этому, конечно, стоит стремиться.

По материалам: technologyreview.com