En saltopløsning til afsaltning af saltlage

Solcelledrevet saltlagekrystallisering kan afhjælpe miljøpåvirkningerne fra afsaltning af havvand.

Behandling af spildlage ved hjælp af en selvrensende krystallisator, der kører på solenergi, kan være en miljøvenlig og effektiv måde at gøre afsaltning af havvand mere bæredygtig.

I ørkenområder, Afsaltning af havvand giver essentielt ferskvand til drikkevand og landbrug. Et stort problem er, at processen genererer enorme mængder koncentreret saltlage, der ofte frigives til nærliggende søer og floder eller tilbage i havet, skader vegetation og havliv." Med skærpede miljøregler og øget offentlig bevidsthed, der er tryk for at behandle saltlage med nul væskeudledning, " siger Chenlin Zhang, en ph.d. elev i KAUST. Det betyder at udvinde hver sidste dråbe vand, mens du efterlader faste mineralkrystaller, som kan reddes til andre formål.

Krystallisering kræver i øjeblikket enten dyre korrosionsbestandige beholdere og store mængder energi til at koge saltvandet eller store arealer som dedikerede fordampningsdamme. Solkrystallisatorer, der bruger fototermiske materialer til at omdanne sollys til varme, vinder popularitet, men har begrænset ydeevne, fordi de akkumulerer saltkrystaller, som reducerer lysabsorptionen ved overfladen.

For at tackle dette, et team ledet af Peng Wang byggede en tredimensionel krystallisator, der adskiller det fototermiske materiale fra saltvandet ved hjælp af stærkt ledende aluminium. Sollys trænger ind i den åbne top af en firkantet søjle, og en fototermisk belægning på indervæggen overfører varme gennem en aluminiumsplade til ydervæggene. En porøs membran viklet rundt om ydersiden absorberer saltlage fra et reservoir nedenunder og spreder det over overfladen. Varmen fordamper vandet og saltkrystaller opbygges på ydersiden, efterlader indervæggen ren.

"Akumuleret salt kan let skrabes af i hånden eller efterlades for at opbygge nok til til sidst at falde under sin egen vægt, " forklarer Zhang. "En sådan selvrensning kan være meget nyttig i systemer i industriel skala."

Deres enhed klarede sig godt på eksperimentelle saltopløsninger, men når de blev testet på vand fra Det Røde Hav, fordampningshastigheden aftog næsten til nul, og magnesiumkrystaller tilstoppede porerne.

Wangs team løste dette ved at tilføje en lille mængde nitrilotrieddikesyre, en billig og biologisk nedbrydelig krystallisationshæmmer, til den ubehandlede saltlage. "Vores strategi kan løse det langvarige problem med saltaflejring i konventionelle krystallisatorer og er en lovende måde at behandle saltlage med nul væskeudledning, " siger Wang.

Når den drives af kunstigt sollys, deres krystallisator behandlede Rødehavets saltlage kontinuerligt i 288 timer, fordamper vand med en timehastighed på 2,42 kg pr. kvadratmeter overflade. Når drevet af ægte sollys på taget af en boligbygning på KAUST, det fordampede 48 kg vand per dag per kvadratmeter overflade, trods mørkets timer.

Wangs team arbejder på forbedringer for at gøre deres solcelledrevne krystallisator kommercielt skalerbar. "Vi vil også undersøge indvindingen af ​​nyttige mineraler, såsom magnesium og kalium, fra de faste salte og afsløre den sande værdi af spildlage, " tilføjer han.