Ny platform renser olieforurenet havvand

FN's seneste rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer tegner et dystert billede for verdens vandforsyning:Af de 7,8 milliarder mennesker på Jorden har omkring 4 milliarder ikke adgang til tilstrækkeligt rent vand i mindst en måned hvert år. Selvom der er blevet foreslået adskillige vandrensningsordninger, fejler de konsekvent på et kritisk tidspunkt - typisk er de ikke stabile, store eller hårdføre nok til anvendelser i den virkelige verden, ifølge forskere baseret på Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences og Xiamen University i Kina, der muligvis har løst problemet.

Den 22. marts i Nano Research , rapporterede forskerne detaljerne om en ny platform, der bruger sollys til at rense havvand med høj energieffektivitet sammenlignet med andre lignende tilgange (over 90%), mens de også undgår almindelige faldgruber.

"Der er en enorm efterspørgsel efter ferskvand i husholdninger og til industrielle, landbrugsmæssige og andre applikationer, så forskellige vandrensningsteknologier er blevet udviklet for at afhjælpe manglen på ferskvandsressourcer," sagde papirforfatter Miao Wang, Xiamen University's College of Materials. "Sammenligning af veje, soldrevet rensning af havvand eller forurenet vand via grænsefladefordampning er lovende som et billigt system."

Sådanne rensningsmetoder bruger sollys til at opvarme vand ved dets overflade, fordampe væsken og adskille de forurenede eller salte modstykker fra vandmolekylerne, som derefter undslipper i luften som damp for at komme ind i den naturlige kondensationscyklus for at blive til rent, forbrugeligt vand. Problemet er ifølge papirforfatteren Xu Hou, Xiamen University's College of Chemistry and Chemical Engineering og College of Physical Science and Technology, at forsøg på at skalere denne tilgang til anvendelse i den virkelige verden er blevet hindret af olieforurening, ustabilitet, salt- krystallisation og komplicerede fremstillingsprocesser.

"For at generere mere renset vand under den samme mængde sollys, hvordan får vi mere energi til lokalt at opvarme vand for at forbedre fordampningshastigheden - uden at støde på ulemperne ved andre tilgange?" spurgte Hou. "Vi besvarede det spørgsmål og designede en ultrastabil, saltbestandig fordamperplatform, der kan opretholde accelereret fordampning og samtidig fortsætte med at afvise olie for at forhindre kontaminering."

Forskerne kombinerede to geler i en olie-i-vand-emulsion. Gelmaterialet, kaldet organohydrogel, kan skifte mellem faser af stof, men er stort set flydende indeholdt i et væv af molekylære kæder. Ved at dosere organohydrogelen med kulstof-nanorør skabte forskerne "hot spots", der lokalt kan fokusere sollyset til overfladen af ​​vandet, hvilket forhindrer spredning af varme i hele området. Materialets forgrenede struktur hjælper også med at forhindre energiudledning og hjælper med molekyleoverførsel for at forhindre saltkrystallisering.

Organohydrogelen har en lav densitet, så når den dyppes under vandoverfladen, kan den selvsvæve igen for en vedvarende fordampningsproces. Det hævede vand omgiver fordamperen, hvilket skaber en lateral kapillær frastødningseffekt, hvor oliemolekylerne skaller væk fra vandet, der opvarmes, som kviksølv, der trækker væk fra glasset på et termometer.

I eksperimentelle test fordampede platformen omkring 2,4 kg vand pr. kvadratmeter i timen og kunne fortsætte i 240 timer uden behov for ekstra bortskaffelse - selv under forhold med "enorm olieforurening," sagde papirforfatter Shutao Wang, Chinese Academy of Sciences (CAS) ) Nøglelaboratorium for bio-inspirerede materialer og grænsefladevidenskab, Teknisk Institut for Fysik og Kemi.

"Vi udviklede en anti-olie-begroning varmeplatform med bemærkelsesværdig solenergiudnyttelse, som viser et stort potentiale for praktisk, soldrevet vandrensning selv i stærkt forurenet vand," sagde Wang, "Vi håber, at denne økonomiske og miljøvenlige tilgang vil hjælp til yderligere at lindre den globale knaphed på ferskvandsressourcer." + Udforsk yderligere

Ny nanokomposit forbedrer solfordampning til vandrensning