Nyt materiale viser sig at afsalte vand mere effektivt

Inden 2025, to tredjedele af verdens befolkning kan opleve mangel på ferskvand. For at løse dette problem, forskere fra University of Notre Dame har identificeret et nyt opløsningsmiddel - en ionisk væske - der forbedrer den nye afsaltningsteknologi:retningsbestemt opløsningsmiddelekstraktion.

Retningsbestemt opløsningsmiddelekstraktion bruger et opløsningsmiddel til at udvinde ferskvand fra en saltvandskilde med lavtemperatur termisk energi. Det betyder, at udvindingsteknikken potentielt kan bruge spildvarme, eller varme produceret som et biprodukt af andet arbejde, og solvarme.

"Problemet med den nuværende retningsbestemte opløsningsmiddelekstraktionsteknik er, at de tidligere anvendte opløsningsmidler har meget lav effektivitet, og mængden af ​​ferskvand, der udvindes, er begrænset, " sagde Tengfei Luo, professor ved Institut for Luft- og rumfart og Maskinteknik og tilsvarende forfatter til undersøgelsen. "Den nye ioniske væske, vi opdagede, har vist sig at være 10 gange mere effektiv end andre opløsningsmidler, der bruges til teknikken."

Udgivet i en undersøgelse fra Naturkommunikation , Notre Dame-forskere fandt ud af, at retningsbestemt opløsningsmiddelekstraktionsafsaltning ved hjælp af den nye ioniske væske forbruger lignende energi til omvendt osmose og meget mindre energi end termisk afsaltning, som begge er førende afsaltningsmetoder. Sammenlignet med disse andre metoder, fordelen ved at bruge retningsbestemt opløsningsmiddelekstraktion er, at det hverken kræver en membran, hvilket kan være dyrt, eller højtemperatur termisk energi.

For at finde det mest effektive materiale, forskerne designet, syntetiserede og testede en række ioniske væsker, styret af molekylære simuleringer, at forstå, hvilket opløsningsmiddel der fungerede bedre til afsaltning og hvorfor.

"Ioniske væsker giver en fremragende, syntetisk fleksibel ramme til justering af de fysiske egenskaber af retningsbestemte opløsningsmidler, gør dem til ideelle kandidater til sådanne opgavespecifikke applikationer, " sagde Brandon Ashfeld, lektor i Institut for Kemi og Biokemi og medforfatter til undersøgelsen.

Næste i denne undersøgelse, holdet vil overveje måder at reducere omkostningerne ved den ioniske væske og hvordan man kan øge produktionen. De vil også overveje, hvordan man designer et kontinuerligt system for at skalere op fra deres oprindelige eksperimenter.

"Nu hvor vi har fundet en ionisk væske, der har vist sig at forbedre produktiviteten af ​​retningsbestemt opløsningsmiddelekstraktion som en afsaltningsteknik, der er et klart potentiale for, at denne teknologi kan anvendes i den virkelige verden, " sagde Luo.

"Potentialet for ioniske væsker til at fungere som retningsbestemte opløsningsmidler i retningsmæssige ekstraktioner af opløsningsmidler kan drastisk ændre vores nuværende tilgang til rensning af vandressourcer, der er afgørende for at sikre miljømæssig bæredygtighed, sagde Ashfeld.