Предложен экономичный метод опреснения воды
Конструктивные улучшения системы емкостной деионизации позволили вдвое уменьшить необходимое для работы опреснителя напряжение.
Исследователи из Университета Пенсильвании разработали новую методику опреснения воды, которая не требует больших затрат электроэнергии и потенциально способна разрешить проблему нехватки питьевой воды в засушливых регионах планеты.
Методика основывается на известной технологии емкостной деионизации. В ней воду опресняют, электрохимически отделяя ионы солей; к двум сторонам элемента с проточным электролитом (солевым раствором, который предстоит очистить) подводят электроды, которые улавливают ионы из раствора соли, когда цепь замыкается и в ней возникает электрический ток. Периодически меняя направление тока в цепи, можно постепенно избавиться от большинства солей в растворе и сделать воду пригодной для питья.
Емкостная деионизация не требует дорогих осмотических мембран, а количество электроэнергии, затрачиваемое на опреснение, относительно мало, поэтому этот метод постепенно становится популярнее других методик опреснения. К недостаткам этого способа относится медленное удаление соли из раствора при рекомендуемом вольтаже (1,2 вольт). Увеличение напряжения ускоряет адсорбцию солей, но одновременно приводит к нежелательным реакциям в растворе и необратимой коррозии электрода.
В методике, предлагаемой инженерами из Университета Пенсильвании, элемент с проточным электролитом состоит из двух частей — каналов, разделенных мембраной и подсоединенных каждый к одному из двух одинаковых электродов из гексацианоферрата (II) меди (II). Мембрана пропускает только анионы (при электролизе раствора соли — только ионы хлора), поэтому ионы Cl- из обоих каналов оседают на аноде, а катионы натрия переходят на катод только из одного канала. В результате вода, протекающая по каналу, расположенному возле катода, опресняется, а концентрация солей в потоке возле анода, наоборот, растет по сравнению с исходной.
Такая система позволила снизить необходимое для эффективной адсорбции напряжение до 0,6 вольт; это вдвое ниже обычного напряжения в установках для емкостной деионизации и позволяет избавиться от нежелательных побочных реакций и сэкономить электроэнергию при удовлетворительной скорости очистки воды.
К другим достоинствам своей экспериментальной опреснительной установки авторы работы, опубликованной в Environmental Science & Technology Letters, относят удобство в обращении. Однако систему еще предстоит доработать, сделав ее пригодной для опреснения насыщенных солевых растворов, таких как морская вода; пока система справляется только с умеренно соленой технической водой.
Пресной воды на планете меньше, чем соленой (3% и 97% соответственно), большая часть пресной воды недоступна, потому что заключена в ледниках Арктики и Антарктики. По данным ООН, около 783 миллионов жителей планеты не имеют доступа к чистой воде; эта проблема решается отчасти за счет очистки сточных вод и опреснения морской воды и грунтовых вод.
Telegram 
Дзен 
VK 
