En ny måde at fjerne generende ioner fra vand

At omdanne havvand til ferskvand er vigtigt i lande med knaphed på vand. Til den proces, visse ladede partikler - kendt som ioner - skal fjernes fra vandet. Imidlertid, nogle ioner er svære at fjerne fra vand på grund af deres kemiske egenskaber. Nyere forskning udført af videnskabsmænd fra Israel og Holland hjælper med at forbedre denne ion-fjernelsesproces.

Forskerne var i stand til at forudsige borioners adfærd under vandbehandling og dermed forenkle deres fjernelse. Undersøgelsen er tilgængelig online på Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ). Mange skadelige eller værdifulde ioner i havvand, brakvand eller ferskvand er amfotere:deres egenskaber varierer med pH. "Det er svært at fjerne disse partikler fra vandet med standard membranteknologier, " siger Jouke Dykstra, Adjunkt ved Institut for Miljøteknologi ved Wageningen Universitet &Forskning. "Så skal man tilsætte visse kemikalier for at kontrollere pH. Men det vil vi så vidt muligt undgå:Der er en stærk tendens til at bruge færre kemikalier."

Afsaltning af havvand

Som et eksempel på denne ionfjernelsesproces, Dykstra henviser til afsaltning af havvand. Dette sker på verdensplan på steder med mangel på ferskvand. For eksempel, mange lande omkring Middelhavet bruger afsaltet havvand til kunstvanding. "Men havvand indeholder også bor, som er giftigt i høje koncentrationer og det hæmmer plantevæksten. Naturligvis, dette er et problem for kunstvanding, og det er derfor, vi leder efter nye måder at fjerne bor og andre ioner fra havvand på." Afsaltning bliver stadig vigtigere på grund af tørke i mange regioner. Dykstra siger, at "nye teknologier er nødvendige for fortsat at imødekomme efterspørgslen efter ferskvand , ikke kun i Middelhavet og Mellemøsten, men også i Holland."

Wageningen-forskere arbejder på denne udfordring sammen med kolleger fra Technion - Israel Institute of Technology, og fra Wetsus – European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology i Leeuwarden. Sammen har de udviklet en ny teoretisk model for bors adfærd under en proces kendt som kapacitiv deionisering. Dette er en ny, membranløs teknik til vandbehandling og afsaltning ved hjælp af mikroporøse, gennemstrømningselektroder Når en elektrisk strøm påføres, ioner adsorberes til elektroderne og fjernes derfor fra vandet. Dykstra:"Vi er de første til at udvikle en teoretisk model, der gør os i stand til at forudsige denne adfærd og bruge den til vores fordel."

Helt nyt design

De israelske og hollandske forskere opdagede, at sådanne systemer kræver et helt nyt design. For eksempel, de demonstrerede både teoretisk og eksperimentelt, at vandet skal strømme fra den positive til den negative elektrode, og ikke omvendt, som det nu er skik og brug. "Vores forskning har vist, at en god teoretisk model er afgørende for effektivt at kontrollere så komplekse kemiske processer, " slutter Dykstra. "Denne tilgang byder på mange interessante muligheder. Du kan også bruge denne model til andre udfordringer inden for spildevandsrensning, herunder fjernelse af arsen eller små organiske molekyler, såsom medicinrester eller herbicider."