211service.com
Mažos energijos suvartojimo vandens filtravimas
Daugumai vandens filtravimo technologijų reikia daug energijos, kad vanduo išstumtų per membranas, kurios ilgainiui užsiteršia ir kurias reikia pakeisti. Dėl abiejų veiksnių vandens filtravimas daugeliu atvejų yra brangus.
Sukimo ciklas: Aukščiau parodytas vandens valytuvas atskiria teršalus naudodamas išcentrinę jėgą.
Dabar Palo Alto tyrimų centro (PARC) mokslininkai sugebėjo įveikti šiuos iššūkius, įtraukdami mokslines įžvalgas iš dažų dalelių judėjimo fizikos į mažai energijos naudojantį vandens filtravimo įrenginį, kuriame nenaudojamos membranos.
Visa tai gera žinia gresiančiam sūraus geriamojo vandens filtravimo šmėklai, kuri kelia grėsmę didžiajai daliai besivystančių šalių ir net kai kurioms išsivysčiusių šalių vietovėms, kuriose trūksta vandens. Tačiau praeityje ekonomika buvo kliūtis kuriant įperkamas vandens valymo sistemas. Jungtinės Tautos apskaičiavo, kad per ateinančius aštuonerius metus maždaug 900 mln. žmonių prireiks saugaus geriamojo vandens tiekimo.
PARC mokslininkai savo prietaisą vadina spiraliniu koncentratoriumi. Tai spiralės formos, 50 centimetrų ilgio plastikinio vamzdžio gabalas, kurio skersmuo yra vienas milimetras. Kai vanduo pumpuojamas per vieną įrenginio galą, vandenyje esančios dalelės prispaudžiamos prie vamzdelio sienelių. Vieno mikrono dydžio dalelės yra atskiriamos išcentrine jėga ir nukreipiamos nuo švaraus vandens per besiskiriančias šakes spiraliniame koncentratoriuje.
Šio metodo pranašumas yra tas, kad jam nereikia tiek energijos, kiek užterštam vandeniui išstumti per membraną. Tokios membranos paprastai yra pagamintos iš dervos ir jose yra perforuota daug mažų skylučių, kurių dydis svyruoja nuo kelių mikrometrų iki kelių nanometrų.
PARC naujovė kilo iš ankstesnio kontrakto tyrimo projekto su JAV armija. Tikslas buvo sukurti įrenginį, skirtą koncentruoti biologinius pavojus, tokius kaip juodligė, koncentruojant kelias dalis viename litre teršalų, kad jutiklis galėtų aptikti jų buvimą.
PARC mokslininkai turi daug patirties tirdami dalelių fiziką. Kopijavimo aparatuose esantys dažai sudaryti iš miniatiūrinių, elektronais įkrautų dalelių. Šių įkrautų dalelių judėjimo ore ir skystyje fizikos supratimas buvo pagrindinė PARC tyrimų sritis. Pamokos, kurias mokslininkai išmoko apie dalelių tonerį, buvo panaudotos PARC biologinių medžiagų aptikimo sistemai ir vandens valytuvui.
Valytuvui reikalingas pastovus vandens srautas, kad dalelių judėjimas atitiktų numatytus modelius. Tokį vandens srautą galima pasiekti naudojant mažos galios siurblį, kuris gali būti varomas saulės elementų skydeliu.
Tačiau, kadangi sukimosi koncentratorius gali atskirti ne mažesnes nei vieno mikrono dydžio daleles, jis negali pašalinti bakterijų. Scottas Elrodas, PARC techninės įrangos sistemų laboratorijos vadovas, teigia, kad smulkesnes daleles galima atskirti į filtruojamą vandenį pridedant alūno. Alūnas naudojamas vandens valymo įrenginiuose, kad chemiškai surištų mažas daleles su didesnėmis, kurios vėliau gali būti atskirtos naudojant gravitaciją. Sukimo koncentratoriaus atveju išcentrinė jėga suteiks arklio galių, kad pašalintų tas sustingusias daleles.
Elrodas teigia, kad per ateinančius du mėnesius tyrėjai tikisi sumažinti prietaiso dydį į lygiagrečią sukimosi koncentratorių krūvą, kuri yra pakankamai maža, kad būtų galima parduoti komerciniais tikslais. Jie taip pat planuoja išbandyti sistemą su didesniais vandens kiekiais, kad būtų pasiektas maksimalus 100 litrų per minutę filtravimo greitis. Tyrėjai jau atliko skaičiavimus popieriuje, nurodydami, kad lygiagrečią schemą ir vandens kiekį turėtų būti galima apdoroti.