Current track

Title

Artist


Un dispozitiv nou purifică apa sărată de peste 1000 de ori mai rapid decât echipamentele industriale standard

#Postat de on iunie 22, 2022

Lipsa de apă este o problemă în creștere pe tot globul. Numai în Africa, se estimează că aproximativ 230 de milioane de oameni se vor confrunta cu deficit de apă până în 2025, până la 460 de milioane trăind în regiuni cu stres hidric. Apa acoperă 70% din Pământ, așa că este ușor să presupunem că va fi întotdeauna abundentă. Cu toate acestea, apa dulce este foarte rară. O tehnologie concepută pentru a ajuta la producerea mai multă apă dulce sunt instalațiile de desalinizare. Desalinizarea apei este procesul de îndepărtare a sării din apa de mare pentru a produce apă proaspătă care poate fi procesată în continuare și utilizată în siguranță. O instalație de desalinizare transformă aproximativ jumătate din apa pe care o primește în apă potabilă. Deși desalinizarea apei de mare este o modalitate bine stabilită de a produce apă potabilă, aceasta are un cost ridicat de energie. Cercetătorii au filtrat cu succes sarea din apă pentru prima dată folosind nanostructuri pe bază de fluor. Aceste nanocanale fluore sunt mai eficiente decât tehnologiile convenționale de desalinizare, deoarece funcționează mai rapid, folosesc mai puțină presiune, sunt un filtru mai eficient și folosesc mai puțină energie. Probabil ați văzut cum ingredientele umede alunecă fără efort pe o tigaie antiaderență acoperită cu teflon, dacă ați folosit vreodată una. Fluorul, un ingredient ușor care este în mod inerent hidrofug sau hidrofob, este o componentă crucială a teflonului. Teflonul poate fi folosit și pentru a îmbunătăți fluxul de apă prin căptușirea țevilor cu acesta. Profesorul asociat Yoshimitsu Itoh de la Departamentul de Chimie și Biotehnologie al Universității din Tokyo, precum și colegii săi, au fost intrigați de acest comportament. Astfel, ei au fost inspirați să investigheze modul în care conductele sau canalele de fluor pot funcționa la o scară diferită, la scară nanometrică.

Membrană de desalinizare de generație următoare

„Am fost curioși să vedem cât de eficient ar putea fi un nanocanal fluor la filtrarea selectivă a diferiților compuși, în special, apă și sare. Și, după ce am rulat niște simulări complexe pe computer, am decis că merită timpul și efortul de a crea un eșantion de lucru”, a spus Itoh. „Există două modalități principale de desalinizare a apei în prezent: termic, folosind căldură pentru a evapora apa de mare, astfel încât să se condenseze ca apă pură, sau prin osmoză inversă, care folosește presiune pentru a forța apa să treacă printr-o membrană care blochează sarea. Ambele metode necesită multă energie, dar testele noastre sugerează că nanocanalele fluore necesită puțină energie și au și alte beneficii.” Cercetătorii au dezvoltat membrane de filtrare de testare prin fabricarea chimică a inelelor nanoscopice de fluor care au fost stivuite și implantate într-un strat de lipide altfel impenetrabil, similar cu moleculele organice găsite în pereții celulelor. Ei au dezvoltat mai multe eșantioane de testare cu nanoringuri variind în dimensiune de la 1 la 2 nanometri. Un păr uman are o lățime de aproape 100.000 de nanometri pentru comparație. Itoh și colegii săi au evaluat prezența ionilor de clor, unul dintre componentele majore ale sării (cealaltă fiind sodiul), de fiecare parte a membranei de testare pentru a determina eficacitatea membranelor lor. „A fost foarte interesant să văd rezultatele direct. Cele mai mici dintre canalele noastre de testare au respins perfect moleculele de sare primite, iar canalele mai mari erau încă o îmbunătățire față de alte tehnici de desalinizare și chiar de filtrele de ultimă oră din nanotuburi de carbon”, a spus Itoh. „Adevărata surpriză pentru mine a fost cât de repede a avut loc procesul. Eșantionul nostru a funcționat de aproximativ câteva mii de ori mai rapid decât dispozitivele industriale obișnuite și de aproximativ 2.400 de ori mai rapid decât dispozitivele experimentale de desalinizare pe bază de nanotuburi de carbon.” Deoarece fluorul este negativ din punct de vedere electric, respinge ionii negativi, cum ar fi clorul găsit în sare.

Sursa foto: scitechdaily.com

Dar un bonus suplimentar al acestei negativități este că, de asemenea, descompune ceea ce este cunoscut sub numele de clustere de apă, în esență grupuri de molecule de apă legate liber, astfel încât acestea să treacă prin canale mai repede. Membranele de desalinizare a apei pe bază de fluor ale echipei sunt mai eficiente, mai rapide, necesită mai puțină energie pentru a funcționa și sunt făcute pentru a fi și foarte simplu de utilizat, deci care este problema? „În prezent, modul în care ne sintetizăm materialele este relativ consumator de energie; totuși, acesta este ceva pe care sperăm să îl îmbunătățim în cercetările viitoare. Și, având în vedere longevitatea membranelor și costurile operaționale reduse ale acestora, costurile totale ale energiei vor fi mult mai mici decât în ​​cazul metodelor actuale”, a spus Itoh. „Alți pași pe care dorim să-i facem sunt, desigur, extinderea acestui lucru. Probele noastre de testare au fost nanocanale unice, dar cu ajutorul altor specialiști, sperăm să creăm o membrană de aproximativ 1 metru în câțiva ani. În paralel cu aceste preocupări de producție, explorăm, de asemenea, dacă membrane similare ar putea fi utilizate pentru a reduce dioxidul de carbon sau alte deșeuri nedorite eliberate de industrie. Sursa: scitechdaily.com

 


Reader's opinions

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *