Teskari Osmozda erishilgan yutuq dengiz suvining eng tejamkor tuzsizlanishiga olib kelishi mumkin

(Nanowerk yangiliklari) Dengiz suvidan chuchuk suv tayyorlash, odatda, katta miqdorda energiya talab qiladi. Tuzsizlantirish uchun eng keng tarqalgan jarayon teskari osmoz deb ataladi, bu dengiz suvini yuqori bosim ostida membranani oqizish orqali minerallarni yo'q qiladi.

Endi Purdue universiteti muhandislari jarayonning "ommaviy teskari osmoz" deb nomlangan variantini ishlab chiqdilar, bu esa energiya samaradorligini oshirish, uzoq muddatli uskunalar va ancha yuqori sho'rlangan suvni qayta ishlash qobiliyatini va'da qiladi. Bu butun dunyo bo'ylab suv xavfsizligini ta'minlashda farq qiluvchi omil bo'lishi mumkin.

Ko'p mamlakatlarda teskari osmoz qo'llaniladi; Yaqin Sharq kabi qurg'oqchil joylarda toza ichimlik suvi ta'minotining yarmidan ko'pi sho'rni tozalash vositalaridan olinadi. Ammo jarayon uchun zarur bo'lgan yuqori bosimni - atmosfera bosimini 70 baravarigacha ushlab turish uchun tuzsizlantirish zavodida ko'p sonli nasoslar va boshqa uskunalar ishlatilishi kerak. Va bu juda ko'p energiya sarflaydi.

"Tuzsizlantirish zavodining umr bo'yi sarflanadigan xarajatlarining taxminan uchdan bir qismi energiya hisoblanadi", - deydi Devid Varsinger, Purdue mashinasozlik kafedrasi assistenti. "Jarayonning ozgina yaxshilanishi ham farqning bir necha foiz punktlari - yuz millionlab dollarlarni tejashga va CO2 atmosferadan chiqmaslikka yordam beradi."

MIT-dagi doktorlik faoliyati davomida Varsinger birinchi bo'lib "partiyali teskari osmoz" g'oyasini ishlab chiqdi. Dengiz suvining doimiy ravishda oqimini yuqori bosim darajasida ushlab turishdan ko'ra, partiyalash jarayoni bir vaqtning o'zida belgilangan miqdordagi suvni oladi; uni qayta ishlaydi; uni bo'shatadi; va keyin jarayonni keyingi to'plam bilan takrorlaydi.

"Har bir partiya taxminan bir-ikki daqiqa ishlaydi", dedi Varsinger. "Biz bosimni vaqt o'tishi bilan kuchaytiramiz, vaqt o'tishi bilan hajmni pasaytiramiz va shu bilan toza suv ishlab chiqarish uchun juda kam energiya sarflaymiz".

Aspirantlar Abximanyu Das (chapda) va Akshay Rao "ikki tomonlama ta'sirli teskari osmos" deb nomlangan yangi tuzsizlantirish jarayonining asosiy komponenti bo'lgan pistonli idishni sozlashmoqda. (Rasm: Jared Pike, Purdue universiteti)

Ba'zi tuzsizlantirish zavodlari yarim kunlik texnikadan foydalanishga urinishgan bo'lsalar ham, hech kim to'liq tizimni amalga oshirmagan - qisman partiyalar orasidagi vaqt tanaffuslari tufayli.

"Suvning har bir partiyasini chiqarib tashlash, so'ngra keyingi partiyani qayta ishlash uchun quyish uchun vaqt va kuch talab etiladi", dedi Varsinger. "O'sha vaqt va kuchni sarflash, umuman olganda, ommaviy ishlash jarayonidan foydalanish samaradorligini bekor qiladi. Shuning uchun biz "ikki tomonlama ta'sirli teskari osmos" deb nomlangan echimni ishlab chiqdik. "

Ikki martalik piston

Ushbu yangi jarayonda pistonli tank ishlatiladi - o'rtada pistonli yuqori bosimli idish. Pistonning bir tomoni dengiz suvini oldinga ishlov berish tsikliga yuborgan bo'lsa, pistonning boshqa tomoni bir vaqtning o'zida navbatdagi dengiz suvining navbatdagi partiyasi bilan to'ldiriladi. Bir partiyaviy jarayon tugagandan so'ng, piston tizimga dengiz suvining keyingi partiyasini muammosiz ravishda quyadi, shu bilan birga boshqa tomonni navbatdagi navbatdagi dengiz suvi partiyasi bilan to'ldiradi va jarayon doimiy ravishda takrorlanadi.

"Har safar pistonni to'liq bo'shatish yoki pistonga bosim o'tkazish uchun boshqa suyuqlik yoki gaz ishlatish o'rniga, biz uni dengiz suvining navbatdagi partiyasi bilan to'ldiramiz", dedi Varsinger. "Shunday qilib, biz pistonning bir tomoni o'lik bo'shliq emas, balki dengiz suvining o'zi yordamida bu pistondan ikki martalik ish olib chiqmoqdamiz, shuning uchun deyarli to'xtash vaqti yo'q.

"Bizning modellarimizga ko'ra, ushbu taklif qilingan tizim dengiz suvini tuzsizlantirish uchun eng kam energiya sarfini taklif qiladi. Bu sinfdagi eng yaxshi voqea ».

Ularning tadqiqotlari nashr etilganTuzsizlantirish (GG quot; Sinfning eng yaxshi samaradorligi va kam ishlamay qolishi uchun ikki tomonlama ta'sirli teskari osmoz konfiguratsiyasi;).

Purdue-ning magistrlik muhandisligi talabasi va maqolaning birinchi muallifi Sandra Kordoba: "Ishdan bo'shashish, albatta, siz qochmoqchi bo'lgan narsadir", dedi. «Agar har bir tsikldan keyin tizimga xizmat ko'rsatish kerak bo'lsa, siz barcha energiya samaradorligingizni yo'qotasiz. Bunday to'xtash vaqtini qisqartirish yoki yo'q qilish - bu teskari osmozni amalga oshiradigan asosiy narsa. "

Cordoba shuningdek, qog'ozda ishlatiladigan nazariy gidravlik modellarni ishlab chiqdi.

"Teskari osmoz - bu murakkab jarayon", dedi Kordoba. "Uning muvaffaqiyatini baholash uchun siz ko'plab o'zgaruvchilarni kuzatishingiz kerak: suv bosimi, hajmi, sho'rligi, qayta tiklanish koeffitsienti, vaqt va energiya. Ushbu modellar yordamida biz minimal energiya miqdoridan foydalangan holda eng yaxshi natijalarga erishish uchun vaqt o'tishi bilan kerakli bosimni aniqladik. "

Piston tanki qancha katta? Bu tizim hajmiga bog'liq.

"Teskari osmoz keng miqyosda ishlaydi", dedi Varsinger. «Hindistondagi uy xo'jaliklari ko'pincha o'z uylari uchun mikro teskari osmos tizimiga ega, bu erda siz uni qo'lingizda ushlab turishingiz mumkin. Tajribalarimiz uchun biz piston tanki o't o'chirgich kattaligiga teng bo'lgan namunaviy tizimni yaratdik. To'liq hajmdagi zavodda u yuz metr uzunlikda bo'lishi mumkin. Ammo uning go'zalligi shundaki, bu murakkab jihoz emas; bu aslida quvur, o'rtada suv o'tkazmaydigan piston. Ammo o'sha pistonli idish hamma narsani o'zgartiradi. ”

Warsinger laboratoriyasi bu ikki ta'sirli partiyani ishlab chiqishda sho'rsizlantirishda bir nechta yangi yutuqlarni kuchaytirish uchun ishlatgan. Abximanyu Das, pokiza fanlari nomzodi. Mashinasozlik fakulteti talabasi, jarayonning "teskari osmozning qarama-qarshi oqimi" deb nomlangan variantini tavsiflovchi izlanishlarini nashr etdi. Membrananing har ikki tomonidagi suvning ma'lum kontsentratsiyasini qayta aylantirib, Das jarayoni yuqori sho'rlangan suv uchun energiya tejaydigan tuzsizlantirish jarayoni bo'lib, kamroq tarkibiy qismlarni talab qiladi. Purdue magistri shogirdi Maykl Roggenburg, teskari osmoz va qayta tiklanadigan energiyaning kombinatsiyasi toza suvni AQSh va Meksika o'rtasidagi 1 954 millik chegaraga etkazib berishi mumkinligini ko'rsatadigan tadqiqotlarni nashr etdi.

"Suv xavfsizligi butun dunyodagi eng katta muammo, men butun faoliyatimni shu sohada ishlashga sarfladim", dedi Varsinger. Orqaga teskari osmoz bilan olib borilgan ushbu natijalar chindan ham hayajonli. Agar biz xarajatlarni ozgina pasaytirsak, unda sho'rsizlantirish ko'proq joylar uchun mos variantga aylanadi. Bu o'zgaruvchan bo'lishi mumkin ”.