Как превратить морскую воду в питьевую без химикатов: новая технология
Удаление бора из морской воды — важный этап ее превращения в безопасную для питья. Новые электроды из углеродной ткани могут помочь опреснительным установкам в этом, заменив дорогие химические вещества, сообщает TechXplore.
Бор, естественный компонент морской воды, может проникать сквозь стандартные фильтры, предназначенные для удаления солей. Содержание бора в морской воде в два раза выше самых мягких норм Всемирной организации здравоохранения для питьевой воды и в 5–12 раз превышает уровень, который могут выдержать сельскохозяйственные культуры.
В море бор находится в форме электрически нейтральной борной кислоты, поэтому он проходит сквозь мембраны, которые удаляют соль, отталкивая электрически заряженные частицы — ионы. Чтобы решить эту проблему, на опреснительных станциях обычно добавляют в воду щелочь, которая придает борной кислоте отрицательный заряд. Затем на еще одном этапе этот заряженный бор удаляют, а щелочь нейтрализуют, добавляя кислоту. Все это стоит дорого.
В новом методе электроды удаляют бор, задерживая его в порах, усеянных структурами, содержащими кислород. Эти структуры специально связываются с бором, пропуская другие ионы из морской воды, благодаря чему удается уловить максимальное количество вещества.
Но чтобы эти ловушки работали, бору нужен отрицательный заряд. Вместо добавления щелочи необходимый заряд создается путем электролиза воды: при пропускании электрического тока молекулы воды расщепляются на положительно заряженные ионы водорода и отрицательно заряженные ионы гидроксида. Гидроксид прилипает к бору и делает его отрицательным, поэтому вещество притягивается к ловушкам внутри пор в положительном электроде. После этого ионы водорода и гидроксида снова соединяются, образуя нейтральную воду.
Устройство снижает потребность в химических веществах и энергии для опреснения морской воды, а также сокращает расходы до 15%, то есть около 20 центов за кубический метр очищенной воды. Технологию можно настроить для работы с разными загрязнителями.
Учитывая, что в 2019 году глобальная мощность опреснения составила 95 млн кубометров в день, новые мембраны могли бы сэкономить около $6,9 млрд в год. Такого рода экономия может помочь сделать морскую воду более доступным источником питьевой воды и смягчить растущий водный кризис. Cогласно отчету Глобальной комиссии по экономике водных ресурсов, запасы пресной воды удовлетворят 40% спроса к 2030 году.
Между тем, в России тоже разработали новый способ очистки воды.
