कार्यक्षम समुद्री पाण्याचे विलवणीकरण कसे करावे? कमी किमतीत भरपूर पाणी

स्वच्छ, सुरक्षित पिण्याचे पाणी ही एक गरज आहे जी दुर्दैवाने जगाच्या अनेक भागांमध्ये पूर्ण होत नाही. जर, अर्थातच, पुरेशा कार्यक्षम आणि वाजवी अर्थव्यवस्थेत असलेल्या पद्धती उपलब्ध असल्‍यास, समुद्रातील पाण्याचे विलवणीकरण जगाच्या अनेक भागांत खूप मदत करेल.

किफायतशीर विकासासाठी नवीन आशा समुद्रातील मीठ काढून ताजे पाणी मिळविण्याचे मार्ग गेल्या वर्षी दिसले जेव्हा संशोधकांनी प्रकार सामग्री वापरून अभ्यासाचे परिणाम नोंदवले ऑर्गनोमेटलिक सांगाडा (MOF) समुद्रातील पाणी गाळण्यासाठी. ऑस्ट्रेलियाच्या मोनाश युनिव्हर्सिटीच्या टीमने विकसित केलेल्या या नवीन पद्धतीला इतर पद्धतींपेक्षा कमी ऊर्जा लागते, असे संशोधकांनी सांगितले.

MOF organometallic skeletons मोठ्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह अत्यंत सच्छिद्र सामग्री आहेत. लहान व्हॉल्यूममध्ये आणलेले मोठे काम पृष्ठभाग गाळण्यासाठी उत्तम आहेत, उदा. द्रव मध्ये कण आणि कण कॅप्चर करणे (1). नवीन प्रकारचा MOF म्हणतात PSP-MIL-53 समुद्राच्या पाण्यात मीठ आणि प्रदूषक अडकवण्यासाठी वापरले जाते. पाण्यात ठेवलेले, ते निवडकपणे त्याच्या पृष्ठभागावर आयन आणि अशुद्धता राखून ठेवते. 30 मिनिटांच्या आत, एमओएफ पाण्यातील एकूण विरघळलेले घन पदार्थ (टीडीएस) 2,233 पीपीएम (पीपीएम) वरून 500 पीपीएम पेक्षा कमी करण्यात सक्षम होते. हे जागतिक आरोग्य संघटनेने सुरक्षित पिण्याच्या पाण्यासाठी शिफारस केलेल्या ६०० पीपीएम थ्रेशोल्डच्या खाली स्पष्टपणे आहे.

1. समुद्राच्या पाण्याचे विलवणीकरण करताना ऑर्गनोमेटलिक झिल्लीच्या ऑपरेशनचे व्हिज्युअलायझेशन.

या तंत्राचा वापर करून, संशोधक दररोज 139,5 लिटर ताजे पाणी प्रति किलोग्रॅम एमओएफ सामग्री तयार करू शकले. एकदा का MOF नेटवर्क कणांनी "भरले" की, ते पुन्हा वापरण्यासाठी जलद आणि सहजपणे साफ केले जाऊ शकते. हे करण्यासाठी, ते सूर्यप्रकाशात ठेवले जाते, जे फक्त चार मिनिटांत अडकलेले क्षार सोडते.

"थर्मल बाष्पीभवन डिसेलिनेशन प्रक्रिया ऊर्जा केंद्रित असतात, तर इतर तंत्रज्ञान जसे की रिव्हर्स ऑस्मोसिस (२), त्यांच्यामध्ये अनेक तोटे आहेत, ज्यामध्ये झिल्ली साफ करणे आणि डिक्लोरीनेशनसाठी जास्त ऊर्जा आणि रसायनांचा वापर करणे समाविष्ट आहे,” मोनाश येथील संशोधन संघाचे प्रमुख ह्युअंटिंग वांग स्पष्ट करतात. “सूर्यप्रकाश हा पृथ्वीवरील उर्जेचा सर्वात विपुल आणि अक्षय स्त्रोत आहे. आमची नवीन शोषक-आधारित डिसेलिनेशन प्रक्रिया आणि पुनरुत्पादनासाठी सूर्यप्रकाशाचा वापर ऊर्जा-बचत आणि पर्यावरणास अनुकूल डिसेलिनेशन सोल्यूशन प्रदान करतो.

2. सौदी अरेबियामध्ये ऑस्मोसिस समुद्राच्या पाण्याचे विलवणीकरण प्रणाली.

ग्राफीनपासून स्मार्ट केमिस्ट्रीपर्यंत

अलिकडच्या वर्षांत, अनेक नवीन कल्पना उदयास आल्या आहेत ऊर्जा कार्यक्षम सागरी पाण्याचे विलवणीकरण. "यंग टेक्निशियन" या तंत्रांच्या विकासावर बारकाईने लक्ष ठेवतो.

ऑस्टिन विद्यापीठातील अमेरिकन आणि मारबर्ग विद्यापीठातील जर्मन लोकांच्या कल्पनेबद्दल आम्ही इतर गोष्टींबरोबरच लिहिले, जे एक लहान चिप वापरण्यासाठी ज्या सामग्रीमधून नगण्य व्होल्टेजचा विद्युत प्रवाह (0,3 व्होल्ट) वाहतो. यंत्राच्या वाहिनीच्या आत वाहणाऱ्या मिठाच्या पाण्यात, क्लोरीन आयन अंशतः तटस्थ होतात आणि तयार होतात विद्युत क्षेत्ररासायनिक पेशींप्रमाणे. याचा परिणाम म्हणजे मीठ एका दिशेने वाहते आणि गोडे पाणी दुसऱ्या दिशेने. अलगाव होतो ताजे पाणी.

राहुल नायरी यांच्या नेतृत्वाखाली मँचेस्टर विद्यापीठातील ब्रिटीश शास्त्रज्ञांनी 2017 मध्ये समुद्राच्या पाण्यातील मीठ प्रभावीपणे काढून टाकण्यासाठी ग्राफीनवर आधारित चाळणी तयार केली.

नेचर नॅनोटेक्नॉलॉजी जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी असा युक्तिवाद केला की याचा वापर डिसेलिनेशन मेम्ब्रेन तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. ग्राफीन ऑक्साईड, शोधण्यास कठीण आणि महाग शुद्ध ग्राफीनऐवजी. सिंगल-लेयर ग्राफीनला पारगम्य करण्यासाठी लहान छिद्रांमध्ये ड्रिल करणे आवश्यक आहे. जर छिद्राचा आकार 1 nm पेक्षा मोठा असेल तर, क्षार मुक्तपणे छिद्रातून जातील, त्यामुळे छिद्रे लहान असली पाहिजेत. त्याच वेळी, अभ्यासात असे दिसून आले आहे की पाण्यात विसर्जित केल्यावर ग्राफीन ऑक्साईड झिल्ली जाडी आणि सच्छिद्रता वाढवते. डॉक्टरांची टीम. नायरीने दर्शविले की ग्रॅफीन ऑक्साईडसह पडद्याला इपॉक्सी राळच्या अतिरिक्त थराने कोटिंग केल्याने अडथळाची प्रभावीता वाढली. पाण्याचे रेणू पडद्यामधून जाऊ शकतात, परंतु सोडियम क्लोराईड जाऊ शकत नाही.

सौदी अरेबियाच्या संशोधकांच्या एका गटाने एक असे उपकरण विकसित केले आहे ज्याचा विश्वास आहे की ते पॉवर प्लांटला पाण्याच्या "ग्राहक" पासून "ताजे पाणी उत्पादक" मध्ये प्रभावीपणे रूपांतरित करेल. शास्त्रज्ञांनी काही वर्षांपूर्वी निसर्गात याचे वर्णन करणारा एक पेपर प्रकाशित केला होता. नवीन सौर तंत्रज्ञानजे पाण्याचे क्षारीकरण करू शकते आणि त्याच वेळी उत्पादन करू शकते वीज.

तयार केलेल्या प्रोटोटाइपमध्ये, शास्त्रज्ञांनी मागे वॉटरमेकर स्थापित केला. सौर बॅटरी. सूर्यप्रकाशात, सेल वीज निर्माण करते आणि उष्णता सोडते. वातावरणातील ही उष्णता गमावण्याऐवजी, उपकरण ही उर्जा एका वनस्पतीकडे निर्देशित करते जे उष्णतेचा वापर विलवणीकरण प्रक्रियेसाठी ऊर्जा स्त्रोत म्हणून करते.

संशोधकांनी डिस्टिलरमध्ये मीठ, तांबे आणि मॅग्नेशियम यांसारख्या जड धातूंच्या अशुद्धी असलेले पाणी आणि पाणी आणले. यंत्राने पाण्याचे वाफेत रूपांतर केले, जे नंतर प्लॅस्टिकच्या पडद्यामधून जाते जे मीठ आणि मलबा फिल्टर करते. या प्रक्रियेचा परिणाम म्हणजे शुद्ध पिण्याचे पाणी जे जागतिक आरोग्य संघटनेच्या सुरक्षा मानकांची पूर्तता करते. शास्त्रज्ञांनी सांगितले की प्रोटोटाइप, सुमारे एक मीटर रुंद, प्रति तास 1,7 लिटर स्वच्छ पाणी तयार करू शकते. अशा उपकरणासाठी आदर्श स्थान कोरड्या किंवा अर्ध-कोरड्या हवामानात, पाण्याच्या स्त्रोताजवळ आहे.

गुइहुआ यू, ऑस्टिन स्टेट युनिव्हर्सिटी, टेक्सास येथील साहित्य शास्त्रज्ञ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी 2019 मध्ये प्रस्तावित केले समुद्राच्या पाण्याचे हायड्रोजेल प्रभावीपणे फिल्टर करणे, पॉलिमर मिश्रणजे सच्छिद्र, पाणी शोषून घेणारी रचना तयार करतात. यू आणि त्याच्या सहकाऱ्यांनी दोन पॉलिमरमधून एक जेल स्पंज तयार केला: एक पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल (पीव्हीए) नावाचा वॉटर-बाइंडिंग पॉलिमर आहे आणि दुसरा पॉलीपायरोल (PPy) नावाचा प्रकाश शोषक आहे. त्यांनी चिटोसन नावाचा तिसरा पॉलिमर मिश्रित केला, ज्याला पाण्याचे तीव्र आकर्षण देखील आहे. शास्त्रज्ञांनी सायन्स अॅडव्हान्सेसमध्ये नोंदवले आहे की त्यांनी सेल पृष्ठभागाच्या प्रति चौरस मीटर प्रति तास 3,6 लिटर शुद्ध पाण्याचे उत्पादन साध्य केले आहे, जे आतापर्यंतचे सर्वाधिक रेकॉर्ड आहे आणि व्यावसायिक आवृत्तींमध्ये आज जे उत्पादन केले जाते त्यापेक्षा सुमारे बारा पट चांगले आहे.

शास्त्रज्ञांचा उत्साह असूनही, नवीन सामग्रीचा वापर करून डिसेलिनेशनच्या नवीन अति-कार्यक्षम आणि किफायतशीर पद्धतींना व्यापक व्यावसायिक उपयोग मिळेल असे ऐकले नाही. जोपर्यंत ते होत नाही तोपर्यंत सावध राहा.