Представлена инновационная технология очистки соленой воды

Новости МирТесен

Предложенный метод обеспечивает полную минимизацию потерь воды в виде жидкости без испарения и конденсации, что приводит к существенной экономии энергии.

Вопрос обеспечения безопасности водных ресурсов на современном этапе является одним из наиболее острых глобальных вызовов. Уже сейчас сотни миллионов человек сталкиваются с нехваткой пресной воды, а по прогнозам Организации Объединенных Наций, к 2030 году приблизительно половина жителей планеты будет жить в регионах, испытывающих дефицит этого жизненно важного ресурса. Проблемы водообеспечения затронут как развивающиеся страны, так и государства с высоким уровнем экономического развития.

Для расширения объемов доступной питьевой воды применяются технологии опреснения. В настоящее время они становятся все более востребованными. По прогнозам специалистов, к 2030 году общая мощность опреснительных установок увеличится в два раза по сравнению с показателями 2016 года. Однако опреснение может быть затратным процессом, а образующиеся в результате побочные продукты – гиперсоленые растворы – часто оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Группа исследователей из Инженерной школы и Школы прикладных наук Колумбийского университета предложила инновационный метод обработки подобных рассолов, получивший название TSSE (экстракция с использованием растворителя при изменении температуры). Результаты их работы были опубликованы в научной статье. опубликована в журнале Environmental Science & Technology.Технология TSSE основана на экстракции с использованием растворителей, исключая применение мембранных систем и процессов фазового перехода (например, испарения). Данный метод отличается экономической целесообразностью, стабильностью функционирования и возможностью простого увеличения масштабов производства.

Авторы TSSE заявляют, что им удалось достичь «последнего рубежа» опреснения – нулевого сброса жидкости (ZLD). Это подразумевает отсутствие сточных вод, нуждающихся в дальнейшей обработке или утилизации. «Испарение и конденсация воды – общепринятый современный метод достижения ZLD, однако он характеризуется высокой энергозатратностью и значительными расходами. Нам удалось добиться ZLD без нагрева и кипячения воды – это существенный шаг вперед в опреснении рассолов сверхвысокой солености, демонстрирующий потенциал нашей технологии TSSE для трансформации мировой индустрии водоснабжения», – отмечает один из разработчиков, Нгай Ин Ип.

В процессе TSSE сначала смешивают низкополярный растворитель диизопропиламин (DIPA) с соленым водным раствором. При достаточно низких температурах растворитель извлекает воду из раствора (разработчики проводили испытания метода при пяти градусах Цельсия). Регулируя соотношение растворителя и рассола, удается извлечь из рассола всю воду, в результате чего соли кристаллизуются и выпадают в осадок на дне емкости с раствором.

После извлечения соляных кристаллов раствор нагревают до 70 °C. Это приводит к снижению сродства растворителя к воде, что проявляется в ее отделении. Образовавшаяся целевая жидкость и диизопропиламин разделяются благодаря различию в плотности, позволяя отделить воду и повторно использовать растворитель.

В ходе лабораторных исследований ученым удалось извлечь 90% соли из исходного водного рассола – сточных вод, образующихся при орошении полей в Центральной Калифорнии. Это позволило сэкономить около 75% энергии по сравнению с методом термического испарения. Растворитель многократно применялся в процессе, не приводя к заметному снижению эффективности.

Низкое энергопотребление технологии TSSE позволяет использовать ее совместно с геотермальными и солнечными электростанциями. Метод эффективен для получения питьевой воды из морской среды. Также он пригоден для обработки растворов выщелачивания, сточных вод горнообогатительных предприятий, а также водных выбросов, образующихся при добыче нефти и газа.

Ранее исследователи из Калифорнийского университета сообщила, что количество ледяной воды на поверхности Луны может значительно превышать прежние оценки. Их коллеги из Саудовской Аравии разработали технологию получения дистилированной воды и электроэнергии при помощи солнечного света.