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莱斯大学科学家找到耐腐蚀的脱盐系统:可高效低成本地处理高盐水

北极星水处理网  来源:水处理技术  作者:水处理技术  2020/11/11 14:07:25  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:脱盐系统 脱盐技术 浓盐水

北极星水处理网讯:在改善淡水供应方面脱盐系统起着非常重要的作用,但是某些自然资源过咸,以至于当前的解决方案无法处理。这种高盐度水中的盐含量可能是盐水的 10 倍之多,现在科学家们开发出了一种太阳能淡化系统,该系统依靠特殊的涂层来对抗这种超咸水。

在包括石油和天然气等工业生产中可能会产生高盐度的水,现有的脱盐系统在分离出淡水的同时也会产生浓盐水。因此这些高盐度的水不能通过常见的脱盐技术来处理,因为它需要的压力太大,因此非常昂贵且耗能。同时,处理高盐度水通常是一项昂贵的事情。

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来自哥伦比亚大学的一支科研团队去年研发下一代脱盐系统,该小组演示了如何将溶剂添加到高盐盐水中,从而以低成本和高效率提取盐分。而现在来自莱斯大学的科研团队也找到了突破性的解决方案,同样被认为是低成本和高效的,他们利用二维形式的氮化硼进行了脱盐。

氮化硼具有各种形状和尺寸,但是当形成2D六边形图案(仅单个原子厚)时,它具有一些非常有用的特性。这种材料有时被称为“白色石墨烯”,在超薄电子设备和先进太阳能电池的开发中拥有巨大潜力。现在莱斯大学的科研团队发现,它在处理咸水方面可以发挥至关重要的作用。

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研究小组发现,这种形态的氮化硼能够让脱盐系统的中膜两侧产生更大的更大温差。一 般而言,当盐水流过这些多孔膜的一侧时,会被特殊涂层加热,这会在另一侧与冷淡水产生温差。反过来,这会产生压力梯度,迫使水蒸气通过膜,以滤出盐和其他污染物。

问题是高盐度水在加热时更具腐蚀性,这会立即破坏设备中的加热元件并使它变得无用。而 2D 氮化硼能够在不锈钢网丝的顶部生长了六边形层,该网孔用作加热元件并被并入了商用膜中。

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这可以应用于太阳能脱盐装置中。在该装置中,固定在膜上的光活化纳米粒子从太阳收集所有所需的能量。在测试中,研究人员发现这种设计能够大量淡化高盐度水,每平方米(11平方英尺)的膜能够析出 42 千克(92磅)的淡水,他们声称这种膜的厚度超过当前环境太阳能膜技术所能提供的能力的 10 倍。

这是因为加热元件的电压以与家用交流电源相同的50 Hz频率运行,并且功率密度高达每平方米50 kW。据报道,由于采用了特殊涂层,该材料保持了出色的稳定性,并显示出高导热性,水蒸气渗透性和耐腐蚀性。值得注意的是,该团队能够将技术整合到螺旋膜系统中,这预示着一种紧凑的解决方案,可以根据需要进行运输和部署。研究人员现在正在寻找行业合作伙伴,以帮助开发用于现场测试的更大版本。

该研究发表在《自然纳米技术》杂志上。


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