Разработана новая технология опреснения, позволяющая при помощи электричества вытолкнуть молекулы соли из воды
Светлые головы из Массачусетского технологического института разработали новый метод удаления солей из морской воды, который реализуется весьма просто и посему недорого, а его работа отличается достаточно высокой эффективностью. В одно из экспериментов исследователи обнаружили, что электрический ток с определенными параметрами позволяет в буквальном смысле вытолкнуть ионы растворенных солей из воды и подобная технология сможет оказать огромную пользу в районах, где нарушено обычное водоснабжение в результате стихийных бедствий, техногенных катастроф или военных действий.
Новый процесс опреснения воды позволяет избежать нескольких проблем, связанных с другими, более традиционными методами. В нем не используются фильтры и молекулярные мембраны, которые постоянно забиваются и нуждаются в периодической чистке или замене. Так же применение нового метода позволяет отказаться от кипячения соленой воды, на что уходит поистине огромное количество энергии.
Метод, разработанный группой, возглавляемой профессором Мартином Бэзэнтом (Martin Bazant), получил название ударный электродиализ. В нем не используется мембраны, способные фильтровать ионы натрия, вместо этого в новом методе используется специальный пористый материал под названием фритт, который состоит из небольших стеклянных частиц.
По краям фильтра из этого материала находятся два электрода, на которые подается электрический потенциал.
Естественно, когда в зазор между электродами попадает соленая вода, за счет движения ионов между ними начинает протекать электрический ток, и когда этот ток превышает некоторый предел, в среде материала возникают ударные волны, разделяющий поток воды на два потока, которые можно направить по отдельным каналам. Но самым замечательным является то, что под воздействием электрического тока и ударных волн ионы натрия буквально "выбиваются" в район одного из потоков воды, а во втором потоке остается чистая пресная вода, которая может использоваться для питья и приготовления пищи.
Дополнительным бонусом в этой технологии является то, что электрический ток и ионы хлора убивают различные типы болезнетворных бактерий. Поэтому вода, пройдя через опреснительное устройство, проходит еще и процедуру дезинфекции, что имеет большое значение при использовании установок опреснения в районах стихийных бедствий, где санитарные условия зачастую очень далеки от приемлемых. И в скором времени исследователи из Массачусетса создадут первую экспериментальную установку, которая пройдет "испытания в боевых условиях" при первой же возможности.
Комментарии
Работа эта напечатана в Environ. Sci. Technol. Lett. 2015, 2, 367−372. По сути, ионы натрия вытесняются протонами, а сама конструкция (для этого и участок с пористым стеклом, где перемешивание и диффузия малы) такова, что образуется соляная кислота со стороны катода, щелочь натрия у анода, а посередке, в пористом стекле, участок, из которого ушли ионы натрия и ионы хлора (направо и налево), и остался (временно) участок без соли, воду из которого надо "по-быстрому" слить в стакан.
Однако в морской воде 35 г/л хлорида натрия (есть там и другие соли, но - эквивалент примерно такой), то есть в литре 0.6 молей ионов натрия надо заменить на протоны, чтобы опреснить.
Для этого требуется (или поверьте, или сами посчитайте) примерно 0.3 кВт-ч энергии, или 300 кВт-ч на кубометр. На самом деле - больше, это - термодинамический рассчет, там еще омические потери есть, причем они тем больше, чем глубже опреснение. А сейчас на станциях обратного осмоса тратится около 2 кВт-ч энергии на опреснение кубометра морской воды...
Так что навряд этот способ "завоююет мир".
Вот как-то так.
Комментарий удален модератором
по маленькой неточности от alex:
"АНОД" с полярностью "+" - сборник и окислитель отрицательных ионов Cl- > Cl2; OH- > O2 + H2O
"КАТОД" с полярностью "-" - восстанавливает положительные ионы Au+...Cu2+...H+...Fe3+ > Au...Cu...H2...Fe
"Ударное" воздействие тока на разделённое межэлектродное пространство с удалением из него большей части ионов процесс известный.
Ограничения - время выхода ионов к электродам; затраты энергии на электролиз;
соотношения (вода очищенная) / (вода прикатодная) / (вода прианодная)
На самом деле кислота образуется на аноде, а на катоде - щелочь.