211service.com
Paprastesnis gėlinimas
Prieiga prie geriamojo vandens yra kasdienis iššūkis daugiau nei vienam milijardui žmonių pasaulyje. Gėlinimas gali padėti sumažinti vandens įtampą patiriančias populiacijas filtruojant druską iš gausaus jūros vandens, o visame pasaulyje yra daugiau nei 7000 gėlinimo įrenginių, iš kurių 250 veikia vien Jungtinėse Valstijose. Tačiau membranos, kurias šie augalai naudoja druskai filtruoti, linkusios suyra, kai yra veikiamos pagrindinio proceso ingrediento: chloro.
Gėlinimo supaprastinimas: Tyrėjas Ho Bum Park turi du chlorui atsparios gėlinimo membranos pavyzdžius. Kairėje esantis yra dešimtosios mikrometro storio ir pagamintas iš porėtos atramos su plona membranos danga. Mėlyna membrana yra apie 50 mikrometrų storio.
Dabar Teksaso universiteto Ostine (UT Ostinas) ir Virdžinijos politechnikos instituto mokslininkai sukūrė chlorui atsparią membraną, kuri filtruoja druską taip pat gerai, kaip ir daugelis komercinių membranų. Tyrėjai teigia, kad tokia membrana pašalintų brangius gėlinimo proceso etapus ir galiausiai būtų naudojama druskai filtruoti iš jūros vandens. Jų tyrimo rezultatai pateikiami naujausiame žurnalo numeryje taikomoji chemija .
Dauguma gėlinimo įrenginių šiandien naudoja poliamido membranas, kad efektyviai atskirtų druską nuo jūros vandens. Kadangi jūros vandenyje yra įvairių organizmų, kurie gali sudaryti storą plėvelę ant membranų ir užkimšti filtrą, augalai naudoja chlorą, kad dezinfekuotų įtekantį vandenį, prieš jį išleidžiant per membranas. Problema ta, kad šios membranos suyra po nuolatinio chloro poveikio. Taigi gėlinimo pramonė pridėjo dar vieną žingsnį – greitai dechloruodavo vandenį po to, kai jis buvo apdorotas chloru ir prieš praleidžiant jį per membraną. Išgėrus vandenį, prieš patenkant į geriamąjį vandenį, vėl įpilama chloro.
Benny Freemanas UT Ostino chemijos inžinerijos profesorius teigia, kad chlorui atspari membrana gali padėti žymiai supaprastinti gėlinimo procesą. Freemanas ir Jamesas McGrathas Virdžinijos politechnikos instituto chemijos profesorius sukūrė vandens filtravimo membraną, kuri atlaiko nuolatinį chloro poveikį.
Naujoji membrana pagaminta iš polisulfono – sieros turinčio termoplastiko, kuris yra labai atsparus chlorui. Ankstesni tyrėjai bandė sukurti chlorui atsparias membranas naudodami polisulfoną, tačiau tai trukdė, nes medžiaga yra ypač hidrofobinė ir lengvai nepraleidžia vandens. Mokslininkai bandė chemiškai pakeisti polimero sudėtį, pridedant hidrofilinių arba vandenį pritraukiančių junginių. Tačiau laikas yra viskas, ir Freemanas sako, kad kai mokslininkai prideda tokių junginių po to, kai jie susintetina polimerą, galiausiai jūs sulaužote polimero grandinės stuburą... iki taško, kai tai nėra naudinga.
Vietoj to, Freemanas ir McGrathas polimerizacijos proceso metu pridėjo dvi hidrofilines, įkrautas sulfonrūgšties grupes ir nustatė, kad jie sugebėjo susintetinti patvarų ir atkuriamą polimerą. Tada jie atliko įvairius eksperimentus, siekdami įvertinti medžiagos gebėjimą toleruoti chlorą ir filtruoti druską, palyginti su komercinėmis membranomis.
Pirma, komanda atliko druskos pralaidumo testus, išmatavo per tam tikrą laiką per membraną praeinančios druskos kiekį. Kuo mažiau druskos yra filtruotame vandenyje, tuo geriau. Freemanas ir McGrathas išsiaiškino, kad naujoji membrana taip pat gerai, kaip ir daugelis kitų komercinių membranų, filtruoja vandenį su mažu ar vidutiniu druskos kiekiu. Sūresniems mėginiams, palyginamiems su jūros vandeniu, komandos membrana buvo šiek tiek mažiau pralaidi.
Mes turime medžiagų, kurios šiandien konkuruoja su esamu nanofiltravimu ir kai kuriomis sūraus vandens membranomis, sako Freemanas. Dabar stumiame chemiją, kad patektume į jūros vandens zoną, kuri yra reikšminga rinka, į kurią norėtume patekti.
Tyrėjai taip pat išbandė polimero jautrumą chlorui. Jie nustatė, kad daugiau nei 35 valandas veikiant koncentruotais chloro tirpalais, naujos membranos sudėtis mažai pasikeitė, palyginti su komercinėmis poliamido membranomis, kurias chloras suvalgė.
Šiuo metu Freemanas ir jo kolegos toliau manipuliuoja polimero kompozicija, siekdami suderinti įvairias savybes, tikėdamiesi sukurti selektyvesnę ir chlorui atsparesnę membraną. Jie taip pat derasi su pirmaujančiu gėlinimo membranų gamintoju, siekdami pateikti naują membraną į rinką.
Šios membranos gali būti tinkamas komercializavimo būdas, sako Freemanas. Jei mums pasiseks, iš esmės turėsime galimybę gaminti šias membranas ta pačia įranga, kurią žmonės naudoja šiandien.
Erikas Hokas , Kalifornijos universiteto Los Andžele civilinės ir aplinkos inžinerijos docentas, Kalifornijos nanosistemų institute kuria naujas gėlinimo membranas. Jis sako, kad chlorui atspari membrana, kurią sukūrė Freemano komanda, gali būti perspektyvi alternatyva šiandieninėms pramonės kolegoms.
Šis darbas yra vienas novatoriškiausių ir įdomiausių membraninių medžiagų tyrimų per pastarąjį dešimtmetį, sako Hoekas. Nors šių membranų chloro tolerancija yra įspūdinga, pagrindinės atskyrimo savybės dar nėra tokios, kokios reikia, kad šios medžiagos būtų reklamuojamos kaip tiesioginis komercinės jūros vandens membranos technologijos pakaitalas.