Radikal afsaltningstilgang kan forstyrre vandindustrien

Hypersalin saltlage - vand, der indeholder høje koncentrationer af opløste salte, og hvis saltvand er højere end havvand - er et voksende miljøproblem over hele verden. Meget udfordrende og dyrt at behandle, de stammer fra vand, der produceres under olie- og gasproduktion, afsaltningskoncentrat inden for landet, losseplads til lossepladser (et stort problem for lossepladser til kommunalt fast affald), røggasafsvovling af spildevand fra fossile kraftværker, og spildevand fra industrielle processer.

Hvis hypersalinlage ikke behandles forkert, de kan forurene både overflade- og grundvandressourcer. Men hvis der var en enkel, billig måde at afsaltes saltlage på, enorme mængder vand ville være tilgængelige til alle former for anvendelser, fra landbrug til industrielle anvendelser, og muligvis endda til konsum.

Et Columbia Engineering -team ledet af Ngai Yin Yip, adjunkt i jord- og miljøteknik, rapporterer, at de har udviklet en radikalt anderledes afsaltningstilgang - "temperatursvingning af opløsningsmiddelekstraktion (TSSE)" - til hypersalin -saltlage. Studiet, udgivet online i Environmental Science &Technology Letters , viser, at TSSE kan afsaltes saltlage med meget høj saltholdighed, op til syv gange koncentrationen af ​​havvand. Dette er meget mere end omvendt osmose, guldstandarden for afsaltning af havvand, og kan holde håndtag cirka to gange havvandssaltkoncentrationer.

I øjeblikket, hypersalin saltlage afsaltes enten ved hjælp af membran (omvendt osmose) eller vandfordampning (destillation). Hver tilgang har begrænsninger. Omvendt osmosemetoder er ineffektive for saltlage med højt saltvand, fordi de tryk, der påføres i omvendt osmoseskala med saltmængden:hypersalinlage kræver uoverkommeligt høje tryk. Destillationsteknikker, som fordamper saltlage, er meget energikrævende.

Yip har arbejdet med ekstraktion af opløsningsmidler, en separationsmetode, der i vid udstrækning anvendes til kemiske ingeniørprocesser. Den relativt billige, enkel, og effektiv separationsteknik bruges i en lang række industrier, herunder produktion af fine organiske forbindelser, rensning af naturlige produkter, og ekstraktion af værdifulde metalkomplekser.

"Jeg troede, at ekstraktion med opløsningsmidler kunne være en god alternativ afsaltningstilgang, der er radikalt forskellig fra konventionelle metoder, fordi den er membranfri og ikke er baseret på fordampningsfaseændring, "Yip siger." Vores resultater viser, at TSSE kan være en forstyrrende teknologi - det er effektivt, effektiv, skalerbar, og kan drives bæredygtigt. "

TSSE anvender et lavpolaritetsopløsningsmiddel med temperaturafhængig vandopløselighed til selektiv ekstraktion af vand over salt fra saltvandsfoder. Fordi det er membranfrit og ikke er baseret på fordampning af vand, det kan omgå de tekniske begrænsninger, der begrænser de mere traditionelle metoder. Vigtigere, TSSE drives af lavkvalitetsvarme ( <70 C), der er billig og nogle gange endda gratis. I undersøgelsen, TSSE fjernede op til 98,4% af saltet, som kan sammenlignes med omvendt osmose, guldstandarden for afsaltning af havvand. Resultaterne demonstrerede også høj vandindvinding> 50% for hypersalin saltlage, også sammenlignelig med nuværende afsaltning af havvand. Men, i modsætning til TSSE, Omvendt osmose kan ikke håndtere hypersalin saltlage.

"Vi tror, ​​at TSSE vil være transformerende for vandindustrien, "tilføjer han." Det kan fortrænge den herskende praksis med dyr destillation til afsaltning af saltopløsninger med høj saltholdighed og tackle højere saltindhold, som RO ikke kan håndtere, "Tilføjer Yip." Dette vil radikalt forbedre bæredygtigheden i behandlingen af ​​produceret vand, afsaltningskoncentrat inden for landet, losseplads til losseplads, og andre hypersalinstrømme af stigende betydning. Vi kan fjerne forureningsproblemerne fra disse saltlage og skabe renere, mere brugbart vand til vores planet. "

Yips TSSE -tilgang har en klar vej til kommercialisering. Varmetilførslen kan bæredygtigt leveres af lavkvalitets termiske kilder såsom industriel spildvarme, lavvandet geotermisk, og solfanger med lav koncentration. Han arbejder nu på yderligere at forfine, hvordan TSSE fungerer som en afsaltningsmetode, så han kan konstruere yderligere forbedringer i ydeevne og teste det med virkelige prøver i feltet.

Undersøgelsen har titlen "Membranfri og ikke-fordampende afsaltning af hypersalinklage ved ekstraktion af temperatursvingende opløsningsmidler."