Vipi kuhusu uondoaji chumvi wa maji ya bahari kwa ufanisi? Maji mengi kwa bei ya chini
Upatikanaji wa maji safi na salama ya kunywa ni hitaji ambalo kwa bahati mbaya halifikiwi vyema katika sehemu nyingi za dunia. Uondoaji wa chumvi kwenye maji ya bahari ungesaidia sana katika maeneo mengi ya dunia, ikiwa, bila shaka, njia zingepatikana ambazo zilikuwa na ufanisi wa kutosha na ndani ya uchumi unaofaa.
Matumaini mapya ya maendeleo ya gharama nafuu njia za kupata maji safi kwa kuondoa chumvi bahari ilionekana mwaka jana wakati watafiti waliripoti matokeo ya tafiti kwa kutumia nyenzo za aina mifupa ya organometallic (MOF) kwa ajili ya kuchuja maji ya bahari. Mbinu hiyo mpya, iliyotengenezwa na timu katika Chuo Kikuu cha Monash cha Australia, inahitaji nishati kidogo zaidi kuliko mbinu zingine, watafiti walisema.
MOF organometallic mifupa ni vifaa vya porous sana na eneo kubwa la uso. Nyuso kubwa za kazi zilizopigwa kwa kiasi kidogo ni nzuri kwa kuchuja, i.e. kukamata chembe na chembe katika kioevu (1). Aina mpya ya MOF inaitwa PSP-MIL-53 kutumika kunasa chumvi na uchafuzi wa mazingira katika maji ya bahari. Imewekwa ndani ya maji, kwa hiari huhifadhi ions na uchafu juu ya uso wake. Ndani ya dakika 30, MOF iliweza kupunguza jumla ya yabisi iliyoyeyushwa (TDS) ya maji kutoka 2,233 ppm (ppm) hadi chini ya 500 ppm. Hii ni wazi chini ya kiwango cha 600 ppm kilichopendekezwa na Shirika la Afya Duniani kwa maji salama ya kunywa.
1. Taswira ya uendeshaji wa membrane ya organometallic wakati wa kufuta maji ya bahari.
Kwa kutumia mbinu hii, watafiti waliweza kuzalisha hadi lita 139,5 za maji safi kwa kilo ya nyenzo za MOF kwa siku. Mara tu mtandao wa MOF "ukijazwa" na vijisehemu, unaweza kusafishwa haraka na kwa urahisi ili utumike tena. Kwa kufanya hivyo, huwekwa kwenye jua, ambayo hutoa chumvi zilizofungwa kwa dakika nne tu.
"Michakato ya uondoaji wa chumvi ya uvukizi wa joto ni ya nguvu sana, wakati teknolojia zingine kama vile kubadili osmosis (2), wana vikwazo vingi, ikiwa ni pamoja na matumizi makubwa ya nishati na kemikali kwa ajili ya kusafisha utando na kuondoa klorini," anaelezea Huanting Wang, kiongozi wa timu ya utafiti huko Monash. "Mwangaza wa jua ndio chanzo cha nishati kwa wingi na kinachoweza kufanywa upya duniani. Mchakato wetu mpya wa uondoaji chumvi unaotegemea adsorbent na utumiaji wa mwanga wa jua kwa kuzaliwa upya hutoa suluhisho la kuokoa nishati na rafiki kwa mazingira.
2. Mfumo wa kuondoa chumvi kwenye maji ya bahari ya Osmosis nchini Saudi Arabia.
Kutoka graphene hadi kemia mahiri
Katika miaka ya hivi karibuni, mawazo mengi mapya yameibuka uondoaji chumvi wa maji ya bahari yenye ufanisi wa nishati. "Technician Young" inafuatilia kwa karibu maendeleo ya mbinu hizi.
Tuliandika, miongoni mwa mambo mengine, kuhusu wazo la Wamarekani katika Chuo Kikuu cha Austin na Wajerumani katika Chuo Kikuu cha Marburg, ambacho kutumia chip ndogo kutoka kwa nyenzo ambayo sasa ya umeme ya voltage isiyo na maana (0,3 volts) inapita. Katika maji ya chumvi yanayotiririka ndani ya chaneli ya kifaa, ioni za klorini hazijatengwa na huundwa uwanja wa umemekama katika seli za kemikali. Athari ni kwamba chumvi inapita katika mwelekeo mmoja na maji safi katika nyingine. Kutengwa hutokea maji safi.
Wanasayansi wa Uingereza kutoka Chuo Kikuu cha Manchester, wakiongozwa na Rahul Nairi, waliunda ungo wa graphene mnamo 2017 ili kuondoa chumvi kutoka kwa maji ya bahari.
Katika utafiti uliochapishwa katika jarida la Nature Nanotechnology, wanasayansi walisema kwamba inaweza kutumika kuunda utando wa kuondoa chumvi. oksidi ya graphene, badala ya ngumu-kupata na ghali safi graphene. Graphene ya safu moja inahitaji kutobolewa kwenye mashimo madogo ili kuifanya ipenyekeke. Ikiwa ukubwa wa shimo ni kubwa kuliko 1 nm, chumvi itapita kwa uhuru kupitia shimo, hivyo mashimo ya kuchimba lazima iwe ndogo. Wakati huo huo, tafiti zimeonyesha kuwa utando wa oksidi ya graphene huongeza unene na porosity wakati wa kuzamishwa ndani ya maji. Timu ya madaktari. Nairi alionyesha kuwa mipako ya utando na oksidi ya graphene na safu ya ziada ya resin epoxy iliongeza ufanisi wa kizuizi. Molekuli za maji zinaweza kupita kwenye utando, lakini kloridi ya sodiamu haiwezi.
Kundi la watafiti wa Saudi Arabia wameunda kifaa wanachoamini kuwa kitabadilisha mtambo wa nguvu kutoka kwa "mtumiaji" wa maji hadi "mzalishaji wa maji safi". Wanasayansi walichapisha karatasi inayoelezea hii katika Asili miaka michache iliyopita. teknolojia mpya ya juaambayo inaweza kufuta maji na kuzalisha kwa wakati mmoja umeme.
Katika mfano uliojengwa, wanasayansi waliweka mtengenezaji wa maji nyuma. betri ya jua. Katika mwanga wa jua, seli huzalisha umeme na hutoa joto. Badala ya kupoteza joto hili kwenye angahewa, kifaa hicho huelekeza nishati hii kwa mmea unaotumia joto kama chanzo cha nishati kwa mchakato wa kuondoa chumvi.
Watafiti walileta maji ya chumvi na maji yaliyo na uchafu wa metali nzito kama vile risasi, shaba na magnesiamu kwenye distiller. Kifaa hicho kiligeuza maji kuwa mvuke, ambayo kisha kupita kwenye utando wa plastiki ambao ulichuja chumvi na uchafu. Matokeo ya mchakato huu ni maji safi ya kunywa ambayo yanakidhi viwango vya usalama vya Shirika la Afya Duniani. Wanasayansi hao walisema mfano huo, wenye upana wa takriban mita moja, unaweza kutoa lita 1,7 za maji safi kwa saa. Mahali pazuri kwa kifaa kama hicho ni katika hali ya hewa kavu au nusu kavu, karibu na chanzo cha maji.
Guihua Yu, mwanasayansi wa vifaa katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Austin, Texas, na wachezaji wenzake waliopendekezwa mnamo 2019. kuchuja kwa ufanisi hidrojeni za maji ya bahari, mchanganyiko wa polimaambayo huunda muundo wa porous, wa kunyonya maji. Yu na wenzake waliunda sifongo cha gel kutoka kwa polima mbili: moja ni polima inayofunga maji inayoitwa polyvinyl pombe (PVA) na nyingine ni kifyonzaji nyepesi kinachoitwa polypyrrole (PPy). Walichanganya polima ya tatu inayoitwa chitosan, ambayo pia ina mvuto mkubwa wa maji. Wanasayansi waliripoti katika Science Advances kwamba wamepata uzalishaji wa maji safi wa lita 3,6 kwa saa kwa kila mita ya mraba ya uso wa seli, ambayo ni ya juu zaidi kuwahi kurekodiwa na takriban mara kumi na mbili kuliko yale yanayotolewa leo katika matoleo ya kibiashara.
Licha ya shauku ya wanasayansi, haijasikika kuwa mbinu mpya za ufanisi zaidi na za kiuchumi za kuondoa chumvi kwa kutumia nyenzo mpya zitapata matumizi makubwa ya kibiashara. Mpaka hilo litokee, kuwa makini.
