alexandr_palkin (alexandr_palkin) wrote,
alexandr_palkin
alexandr_palkin

Categories:

США: Новый метод опреснения воды диизопропиламином может превратить водные ресурсы в эффективное ОВ

Георгий Голованов, хайтэк+: Новый метод опреснения может изменить использование водных ресурсов

Новая технология, разработанная американскими инженерами, позволяет на 75% сократить расходы энергии при опреснении воды и не наносит ущерба окружающей среде. Метод выгодно отличается отсутствием мембран и необходимости в выпаривании воды.

Сотни миллионов человек по всему миру уже проживает в засушливых регионах, а по прогнозам ООН, к 2030 году примерно половина населения планеты будет проживать в условиях ограниченного запаса пресной воды. Кризис коснется даже экономически развитых стран. А глобальное потепление лишь усилит этот процесс. Процессы опреснения все в большей мере становятся методом борьбы с нехваткой питьевой воды. Однако обычно они обходятся дорого, а рассолы — побочные продукты производства — могут наносить ущерб окружающей среде.

Инженеры Колумбийского университета улучшили свою нетрадиционную технологию опреснения для гиперсоленых рассолов. Этот метод экстракции путем температурных колебаний (TSSE) коренным образом отличается от прочих, потому что в нем не используются мембраны, и он не основан на выпаривании. При этом он эффективный, масштабируемый и экологически чистый, сообщает EurekAlert.

Вдобавок, ученые продемонстрировали, что TSSE впервые позволил добиться энергоэффективного нулевого сброса жидкости (ZLD) гиперсоленых рассолов.

«Нулевой сброс жидкости — это последний рубеж опреснения, — сказал Нгай Ип Ип, руководитель исследования. — Нынешние методы ZLD — выпаривание и конденсация воды, но она расходует очень много энергии и слишком дорогая. Мы смогли добиться ZLD без кипячения воды — это большой прогресс для опреснения гиперсоленых рассолов. Он демонстрирует инновационность нашей технологии для мировой водной промышленности».

Суть процесса TSSE заключается в смешивании малополярного раствора с рассолом. При низких температурах (5°C) из рассола выделяется вода, но не соли, которые остаются там в виде ионов. Управляя соотношением раствора к рассолу, ученые могут выделить всю воду, запустив осаждение солей. После того как вся вода будет «выкачана», соли образуют твердые кристаллы и опускаются на дно, откуда их можно с легкостью удалить.

После удаления солей нужно нагреть водный раствор до 70°C. При этом растворимость раствора снижается, и вода выжимается из раствора как из губки. Она образует слой под раствором и содержит намного меньше солей, чем изначальный рассол.

Весь процесс требует всего четверть энергии, необходимой для опреснения методом выпаривания. Раствор можно использовать повторно без заметной потери в производительности. Кроме того, технология также работает с отработанной водой, оставшейся после отбора нефти и газа и прочих промышленных процессов.


хайтэк+   Найдено по наводке https://marafonec.livejournal.com/14115367.html

EurekAlert: Неортодоксальный метод опреснения может трансформировать глобальное управление водными ресурсами

Колумбийские инженеры применяют свою новаторскую технику для достижения энергоэффективного разряда нулевой жидкости-последнего рубежа опреснения-сверхвысокосолевых рассолов

КОЛУМБИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ШКОЛА ИНЖЕНЕРНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ НАУК

ИЗОБРАЖЕНИЕ

ИЗОБРАЖЕНИЕ: ИЛЛЮСТРАЦИЯ ПРОЦЕССА TSSE (TEMPERATURE SWING SOLVENT EXTRACTION), НОВАТОРСКОГО ПОДХОДА К ОПРЕСНЕНИЮ ДЛЯ ГИПЕРСАЛИНОВЫХ РАССОЛОВ, КОТОРЫЙ МОЖЕТ ТРАНСФОРМИРОВАТЬ ГЛОБАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ. посмотреть еще

Нью-Йорк, Нью-Йорк--25 июня 2020 года -- водная безопасность становится неотложной глобальной проблемой. Сотни миллионов людей уже живут в регионах с дефицитом воды, и проекты ООН, согласно которым к 2030 году около половины населения мира будет жить в районах с высоким водным стрессом. Это будет кризис даже для таких развитых стран, как США, где управляющие водными ресурсами в 40 штатах ожидают дефицита пресной воды в течение следующих 10 лет. По мере роста мирового населения и ВВП будет расти и спрос на пресную воду. А с продолжающимся повышением глобальных температур нехватка воды будет только усугубляться.

Для увеличения запасов воды все чаще используются процессы опреснения. Более того, глобальный потенциал опреснения воды, по прогнозам, удвоится в период с 2016 по 2030 год. Но эти процессы стоят дорого и могут быть вредны для окружающей среды. Сверхвысокая соленость рассолов, которые являются побочным продуктом опреснения может быть в несколько раз больше солености морской воды и ее варианты управления особенно сложны для внутренних объектов опреснения, таких как те, что в Аризоне, Калифорнии, Флориде и Техасе.

За последний год колумбийские инженеры-исследователи усовершенствовали свой нетрадиционный подход к опреснению для гиперсалиновых рассолов-экстракция растворителем с колебанием температуры (TSSE), что показывает большие перспективы для широкого использования. TSS радикально отличается от обычных методов, потому что это метод на основе экстракции растворителем, который не использует мембраны и не основан на испарительном фазовом переходе: он эффективен, эффективен, масштабируем и устойчиво работает. В новом документе, опубликованном на сайте 23 июня в области науки и техники окружающей среды, команда сообщает что их метод позволял они достигнуть energy-efficient разрядки нул-жидкости (ZLD) рассолов ультравысокой засоленности--первой демонстрации TSSE для опреснения ZLD рассолов hypersaline.

"Сброс нулевой жидкости - это последний рубеж опреснения", - говорит Нгай Инь ИП, доцент кафедры инженерии земли и окружающей среды, который возглавлял исследование. "Испарение и конденсация воды-это текущая практика для ZLD, но это очень энергоемко и непомерно дорого. Мы смогли достичь ZLD, не вскипятив воду-это серьезное достижение для опреснения рассолов сверхвысокой солености, которое демонстрирует, как наша технология TSSE может быть трансформирующей технологией для мировой водной промышленности."

Процесс TSSE Yip начинает с смешивать растворитель низк-полярности с тузлуком высокой солености. При низких температурах (команда использовала 5 °C) растворитель TSSE извлекает воду из рассола, но не соли (которые присутствуют в рассоле в виде ионов). Контролируя соотношение растворителя к рассолу, команда может извлечь всю воду из рассола в растворитель, чтобы вызвать осаждение солей-после того, как вся вода "всасывается" в растворитель, соли образуют твердые кристаллы и падают на дно, которое затем можно легко просеять.

После того, как исследователи отделяют осажденные соли, они нагревают загруженный водой растворитель до умеренной температуры около 70 °C. При этой более высокой температуре растворимость растворителя для воды уменьшается, и вода выжимается из растворителя, как губка. Отделенная вода образует слой ниже растворителя и имеет гораздо меньше соли, чем исходный рассол. Его можно охотно сифонировать и регенерированный растворитель можно после этого повторно использовать для следующего цикла TSSE.

"Мы не ожидали, что TSS будет работать так же хорошо, как это было сделано", - говорит ИП. "На самом деле, когда мы обсуждали его потенциал для ZLD, мы думали совсем наоборот, что процесс, скорее всего, закончится в какой-то момент, когда будет слишком много соли, чтобы он продолжал работать. Так что это был счастливый сюрприз, когда я убедил ведущего исследователя Chanhee Boo дать ему попробовать, черт возьми, в пятницу днем, и мы получили такие отличные результаты."

С сымитированной (лабораторно подготовленной) подачей рассола из 292 500 частей на миллион общих растворенных твердых веществ Группа ИП смогла осаждать более 90% соли в исходном растворе. Кроме того, исследователи подсчитали, что в этом процессе используется только около четверти энергии, необходимой для испарения воды-экономия энергии на 75% по сравнению с термическим испарением рассола. Они повторно использовали растворитель в течение нескольких циклов без заметной потери производительности, демонстрируя, что растворитель был сохранен и не расходовался в ходе процесса.

Затем, чтобы продемонстрировать практическую применимость технологии, команда взяла полевой образец высокосоленого рассола, концентрата оросительной дренажной воды в Центральной долине Калифорнии, где оросительная дренажная вода трудна и дорогостояща для обработки, и достигла ZLD с помощью TSSE.

Обычные методы дистилляции требуют высокого качества пара и часто дополняются электричеством для питания вакуумных насосов. Поскольку TSZE требует только умеренных температурных вводов, необходимая низкосортная тепловая энергия может поступать из более устойчивых источников, таких как промышленные отходы тепла, геотермальные источники с мелкими скважинами и солнечные коллекторы с низкой концентрацией.

"При правильном растворителе и правильных температурных условиях мы можем обеспечить экономически эффективные и экологически устойчивые варианты управления концентратом для внутренних опреснительных установок, используя солоноватые грунтовые воды для смягчения текущих и ожидающих водных стрессов",-отмечает ИП.

В дополнение к управлению концентратами внутреннего опреснения, ТССЭ может также использоваться для других рассолов высокой солености, включая обратные потоки и добываемую воду из нефте-и газодобычи, потоки отходов от паровых электростанций, сбросы с угольных и химических объектов и выщелачивание на свалках. Группа Yip продолжает исследовать фундаментальные рабочие механизмы TSSE, чтобы разработать дальнейшие улучшения в его работе. Эта работа включает в себя дальнейшее тестирование с реальными образцами из области, а также оптимизацию всего процесса.

об исследовании

Исследование носит название " нулевой жидкостный разряд Сверхвысокосолевых рассолов с температурным размахом экстракции растворителем."

Авторами являются::

Чанхи Бу,† Ян Х. Биллиндж,† Си Чен,† Киннари М. Шах,† и Нгай Инь ИП*,†,‡

Кафедра инженерии Земли и окружающей среды, Колумбийский университет

Water Колумбийский Водный Центр, Колумбийский Университет

Исследование было поддержано бюро мелиорации Соединенных Штатов Америки, Грант R19AC00111.

Авторы не заявляют о каком-либо финансовом или ином конфликте интересов.

ССЫЛКИ:

DOI: 10.1021 / acs.эст.0c02555

Columbia Engineering

Columbia Engineering, базирующаяся в Нью-Йорке, является одной из лучших инженерных школ в США и одной из старейших в стране. Также известный как школа Fu Foundation of Engineering and Applied Science, школа расширяет знания и продвигает технологии за счет новаторских исследований своих более чем 220 факультетов, обучая студентов и аспирантов в совместной среде, чтобы стать лидерами, информированными твердым фундаментом в области инженерии. Факультет Школы находится в центре междисциплинарных исследований Университета, внося свой вклад в институт науки о данных, Институт Земли, институт поведения мозга мозга Цукермана, инициативу прецизионной медицины и инициативу Columbia Nano. Руководствуясь своим стратегическим видением "Columbia Engineering for Humanity", школа стремится воплотить идеи в инновации, которые способствуют устойчивому, здоровому, безопасному, связному и творческому человечеству.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несет ответственности за точность новостных релизов, размещенных на сайте EurekAlert! путем внесения вклада учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

EurekAlert

ACS Publications: Нулевой расход жидкости из сверхвысокосолевых рассолов c температурным колебанием экстракции растворителем

Чанхи Бу, Ian H. Billinge, Си Чэнь, Киннари М. Шах, иНгай Ин ИП

Цитируйте это: Environ. Sci. Технология. 2020, XXXX, XXX, XXX-XXX

Дата Публикации : 23 Июня 2020 Года

Copyright © 2020 Американское Химическое Общество

Экологическая Наука И Техника

Нулевой расход жидкости (ZLD) из гиперсалиновых рассолов является технически и энергетически сложной задачей. Данное исследование демонстрирует ЗЛД сверхвысокосолевых рассолов с использованием технологии температурно-карусельной экстракции растворителем (ТССЭ), безмембранной и неиспарительной технологии опреснения. TSSE использует растворитель низкой полярности для извлечения воды из рассола, а затем выпускает воду в виде продукта с применением низкотемпературного тепла. Полное извлечение воды из гиперсалинового сырья, моделируемого 5,0 м раствором NaCl (≈292 г / л TDS), было достигнуто с использованием растворителя диизопропиламина*. Практически вся соль осаждается в виде минеральных твердых отходов, а вода продукта содержит Последовательная работа ZLD высокого удаления соли и качества воды продукта была поддержана в 3 повторенных циклах semibatch TSSE, выделяя recyclability растворителя. Практическая применимость методики для реальных полевых проб была продемонстрирована ЗЛД концентрата оросительной дренажной воды. Данное исследование устанавливает потенциал ТССЭ как более устойчивой альтернативы современным методам термического испарения при нулевом расходе жидкости из рассолов сверхвысокой солености.

ACS Publications

*Диизопропиламин вызывает ожоги по всем направлениям воздействия. Вдыхание высоких концентраций пара может вызвать такие симптомы, как головная боль, головокружение, усталость, тошнота и рвота. Паспорт безопасности диизопропиламина — ОЗНАКОМИТЬСЯ РЕКОМЕНДУЕТСЯ



Tags: Агрессивное невежество, Идиотизм, Наука и техника, Преступная безответственность, США
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments