نامتعارف آب شیرین کن به روش می تواند تبدیل جهانی مدیریت آب

نیویورک--25 ژوئن 2020--امنیت آبی در حال تبدیل شدن فوری جهانی به چالش بکشد. صدها میلیون ها نفر از مردم در حال حاضر زندگی می کنند در آب-کمیاب مناطق و سازمان ملل متحد در پروژه هایی که تا سال 2030 حدود نیمی از جمعیت جهان خواهد بود بسیار زندگی در آب-مناطق تاکید کرد. این خواهد بود که یک بحران حتی برای کشورهای توسعه یافته مانند ایالات متحده که در آن مدیران آب در 40 متحده انتظار می رود کمبود آب شیرین در 10 سال آینده. به عنوان جهانی جمعیت و تولید ناخالص داخلی رشد خواهد شد تا تقاضا برای آب شیرین. و با ادامه افزایش درجه حرارت جهانی کمبود آب تنها بدتر خواهد شد.

فرآیندهای نمک زدایی به طور فزاینده ای متکی به تقویت منابع آب. در واقع جهانی آب شیرین کن ظرفیت پیش بینی شده به دو بین 2016 و تا سال 2030. اما این پروسه گران قیمت هستند و می تواند مضر به محیط زیست. Ultrahigh شوری خیار شور هستند که محصول جانبی از نمک زدایی می تواند چندین بار است که از آب دریا با شوری و مدیریت آن گزینه ها به خصوص به چالش کشیدن برای داخلی آب شیرین کن امکانات از جمله کسانی که در آریزونا و کالیفرنیا و فلوریدا و تگزاس.

در سال گذشته Columbia Engineering محققان پالایش شده اند خود را غیر متعارف نمک زدایی رویکرد برای hypersaline خیار شور--نوسان درجه حرارت استخراج با حلال (TSSE)--نشان می دهد که وعده های بزرگ برای استفاده گسترده است. TSSE کاملا متفاوت از روش های معمولی به دلیل آن است که یک حلال استخراج مبتنی بر تکنیک است که استفاده از غشاء است و نه بر اساس آبی تغییر فاز: آن است که موثر و کارآمد مقیاس پذیر و پایدار طراحی شده است. در یک مقاله جدید منتشر شده در 23 ژوئن در محیط زیست, علم و فناوری, تیم گزارش می دهد که روش خود را فعال کرده و آنها را برای رسیدن به انرژی کارآمد صفر-ترشح مایع (ZLD) از ultrahigh شوری خیار شور-اولین تظاهرات TSSE برای ZLD نمک زدایی از hypersaline خیار شور.

"صفر-ترشح مایع است که آخرین مرز از آب شیرین کن" می گوید: Ngai, یین ییپ استادیار علوم زمین و مهندسی محیط زیست که منجر به مطالعه. "تبخیر و تغلیظ آب است که در زمان تمرین برای ZLD اما آن را بسیار انرژی بر و بازدارنده پرهزینه است. ما قادر به دستیابی به ZLD بدون جوش آب کردن--این یک پیشرفت عمده ای برای desalinating ultrahigh شوری خیار شور است که نشان می دهد چگونه ما TSSE روش می تواند یک تحول تکنولوژی جهانی صنعت آب."

ییپ TSSE فرایند آغاز می شود با مخلوط کردن کم-قطب حلال با شوری شور. در دماهای پایین (تیم استفاده می شود 5 °C) TSSE حلال عصاره آب از آب نمک اما نه نمک (که در حال حاضر در آب نمک به عنوان یون). با کنترل نسبت حلال به شور این تیم می تواند استخراج آب از آب نمک به حلال برای وادار آسمانی نمک--بعد از همه آب "برق" به حلال نمک فرم جامد کریستال و سقوط به پایین است که سپس می تواند به راحتی sieved ،

پس از پژوهشگران جدا کردن رسوب املاح آنها گرم کردن آب-لادن حلال به دمای متوسط در حدود 70 °C. در این درجه حرارت بالاتر حلال را حلاليت آب کاهش می یابد و آب فشرده از حلال مانند یک اسفنج. جدا آب به شکل یک لایه زیر حلال است و بسیار کمتر از نمک از شور اولیه. می توان آن را به آسانی siphoned و بازسازی از حلال و سپس می تواند مورد استفاده مجدد قرار بعدی TSSE چرخه.

"ما انتظار TSSE به کار به عنوان به خوبی به عنوان آن را انجام داد" ییپ می گوید. "در واقع هنگامی که ما بحث در مورد پتانسیل خود را برای ZLD ما فکر کردیم فقط مخالف است که این روند به احتمال زیاد به در برخی از نقطه ای که وجود دارد این است که فقط بیش از حد نمک برای آن به کار نگه دارید. پس از آن خوشحال بود که تعجب من را متقاعد محقق Chanhee بو به آن را امتحان کنید برای هک آن در یک بعد از ظهر جمعه و ما هم چنین نتایج بزرگ است."

با یک شبیه سازی شده (آزمایشگاه-آماده) آب نمک خوراک 292,500 قسمت در هر میلیون کل مواد جامد محلول, ییپ گروه قادر به رسوب بیش از 90 درصد از نمک در راه حل اصلی. علاوه بر این محققان تخمین زده می شود که این فرایند استفاده می شود تنها حدود یک چهارم از انرژی مورد نیاز برای تبخیر آب--75% صرفه جویی انرژی در مقایسه با حرارتی تبخیر آب نمک. آنها در مورد استفاده مجدد قرار حلال برای دوره های مختلف بدون از دست دادن قابل توجه در عملکرد نشان دهنده این است که حلال بود و حفظ و صرف در طول فرآیند است.

سپس برای نشان دادن کاربرد عملی از تکنولوژی این تیم در زمان زمینه نمونه ای از بالا شوری شور کنسانتره آبیاری زهکشی آب در کالیفرنیا مرکزی دره که در آن آبیاری زهکشی آب است دشوار و پر هزینه برای درمان و زمانی ZLD با TSSE.

معمولی تقطیر روش نیاز به درجه بالا بخار و اغلب همراه با برق به قدرت پمپ های خلاء. چون TSSE فقط نیاز به درجه حرارت متوسط ورودی درجه پایین انرژی حرارتی لازم می تواند از بیشتر منابع پایدار مانند زباله های صنعتی حرارت کم عمق چاه زمین گرمایی و کم غلظت های خورشیدی.

"با حلال مناسب و درجه حرارت مناسب شرایط ما می توانیم ارائه مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست پایدار تمرکز مدیریت گزینه های داخلی برای آب شیرین کن, امکانات استفاده از آب های زیرزمینی لب شور به کاهش زمان و انتظار آب تنش" ییپ یادداشت ها.

در علاوه بر این به مدیریت داخلی آب شیرین کن کنسانتره TSSE همچنین می تواند برای دیگر شوری خیار شور از جمله flowback و تولید آب از نفت و گاز استخراج جریان زباله از بخار رانده برق ایستگاه های تخلیه از زغال سنگ-به-شیمی امکانات و تصفيه شيرابه. ییپ است که در ادامه به بررسی بنیادی کار مکانیسم TSSE به مهندس پیشرفت های بیشتر در عملکرد آن است. این کار شامل آزمایش های بیشتر با نمونه های واقعی از میدان و همچنین بهینه سازی فرآیند کلی.

###

در مورد مطالعه

این مطالعه با عنوان "صفر ترشح مایع از Ultrahigh شوری خیار شور با نوسان درجه حرارت استخراج با حلال."

نویسندگان عبارتند از:

Chanhee بو† Ian H. Billinge,† یازدهم چن† Kinnari M. شاه† و Ngai, یین ییپ*,†,‡

† وزارت زمین و محیط زیست مهندسی دانشگاه کلمبیا

‡ کلمبیا آب مرکز, دانشگاه کلمبیا,

این مطالعه با حمایت ایالات متحده اداره احیاء Grant R19AC00111.

نویسندگان اعلام هیچ مالی یا دیگر تضاد منافع است.

لینک:

مقاله: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c02555

DOI: 10.1021/acs.est.0c02555

http://engineering.کلمبیا.edu/

https://مهندسی.کلمبیا.edu/press-releases/ngai-یین-ییپ-رادیکال-آب شیرین کن

https://مهندسی.کلمبیا.edu/ارومیه/ngai-یین-ییپ

https://eee.کلمبیا.edu/

https://yiplab-h2o-e-env.eee.کلمبیا.edu/

Columbia Engineering

کلمبیا و مهندسی مستقر در شهر نیویورک یکی از برترین دانشکده های مهندسی در آمریکا و یکی از قدیمی ترین در کشور است. همچنین شناخته شده به عنوان فو بنیاد دانشکده مهندسی و علوم کاربردی مدرسه گسترش دانش و پیشرفت تکنولوژی از طریق پیشگام تحقیقات خود بیش از 220 هیئت علمی در حالی که آموزش در مقطع کارشناسی و دانشجویان تحصیلات تکمیلی در یک محیط مشترک برای تبدیل شدن به رهبران آگاهانه توسط یک پایه و اساس شرکت مهندسی. مدرسه هیات علمی در این مرکز از دانشگاه متقابل انضباطی پژوهش کمک به داده های موسسه علوم زمین, موسسه زاکرمن ذهن و مغز, رفتار, موسسه, دقت, پزشکی, ابتکار و کلمبیا نانو ابتکار. هدایت آن توسط چشم انداز استراتژیک, "کلمبیا مهندسی برای بشریت" مدرسه هدف ترجمه ایده به نوآوری است که فاستر پایدار و سالم و امن متصل و خلاق بشریت است.