Эта методика обеспечивает полное удаление жидкости без испарения и конденсации, что снижает потребление энергии.
Безопасное водоснабжение является насущной глобальной проблемой. Недостаток пресной воды ощущают сотни миллионов человек, а к 2030 году, по прогнозам ООН, около половины населения мира будет жить в регионах с дефицитом этого ресурса. Кризис водоснабжения затронет не только бедные страны, но и государства с развитой экономикой.
Для увеличения запасов питьевой воды применяются технологии опреснения, которые в нынешней ситуации становятся все более востребованными. По оценкам специалистов, к 2030 году глобальная мощность опреснительных установок удвоится по сравнению с 2016 годом. Однако процессы опреснения могут быть достаточно затратными, а их отходы — гиперсоленые растворы — часто оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Специалисты из Школы инженерных и прикладных наук Колумбийского университета создали нестандартный метод осушки подобных растворов. Новую методику назвали TSSE (температурно-колебательная сольвентная экстракция). опубликована в журнале Environmental Science & Technology.В методе TSSE используют экстракцию растворителем, отказываются от мембран и фазовых переходов (например, испарений). Такой подход делает его выгодным с точки зрения экономики, устойчивым и пригодным для масштабирования.
Авторы статьи TSSE утверждают, что достигли нулевого сброса жидкости (ZLD), не производя стоков, требующих дополнительной обработки или захоронения. По их словам, это означает выход на последний рубеж опреснения.
Процесс TSSE начинается смешиванием низкополярного растворителя диизопропиламина (DIPA) с соленым водным раствором. При достаточно низких температурах (разработчики проводили испытания при пяти градусах Цельсия), растворитель извлекает воду из раствора.
Контролируя соотношение растворителя и рассола, можно удалить всю воду из рассола. При этом соли формируют кристаллы и оседают на дно емкости с раствором.
Извлеченные соляные кристаллы из емкости удаляют, а раствор нагревают до 70°C. При этом аффинность растворителя к воде уменьшается, и вода выделяется. Целевая жидкость и диизопропиламин расслаиваются из-за разницы в плотности; воду откачивают, а сольвент — используют повторно.
В лаборатории удалось осадить до 90% соли из водного рассола, представляющего собой стоки ирригационных дренажных вод с полей Центральной Калифорнии. Энергоэффективность этого метода превысила термоиспарение на 75%. Растворитель применялся многократно без заметной потери производительности.
Благодаря небольшому энергопотреблению TSSE возможно использовать геотермальные и солнечные электростанции. Данный метод подходит для получения питьевой воды из морской. Его также можно применять для обработки продуктов выщелачивания, стоков горно-обогатительных предприятий, водных выбросов при разработке нефтяных и газовых месторождений.
Ранее группа учёных из Калифорнийского университета сообщилаНовые данные показывают, что количество льда на поверхности Луны может быть значительно больше предполагаемого. разработалиСпособ получения чистой воды и электричества с помощью энергии солнца.