Beth am ddihalwyno dŵr môr yn effeithlon? Llawer o ddŵr am bris isel

Mae mynediad at ddŵr yfed glân a diogel yn angen sy’n cael ei ddiwallu’n wael yn anffodus mewn sawl rhan o’r byd. Byddai dihalwyno dŵr môr o gymorth mawr mewn sawl rhan o’r byd, pe bai dulliau ar gael, wrth gwrs, a oedd yn ddigon effeithlon ac o fewn economi resymol.

Gobaith newydd ar gyfer datblygu cost-effeithiol ffyrdd o gael dŵr ffres trwy gael gwared â halen môr ymddangos y llynedd pan adroddodd ymchwilwyr ganlyniadau astudiaethau gan ddefnyddio deunydd math sgerbwd organometalig (MOF) ar gyfer hidlo dŵr môr. Mae'r dull newydd, a ddatblygwyd gan dîm ym Mhrifysgol Monash yn Awstralia, yn gofyn am lawer llai o egni na dulliau eraill, meddai'r ymchwilwyr.

Sgerbydau organometalig MOF yn ddeunyddiau mandyllog iawn gydag arwynebedd arwyneb mawr. Mae arwynebau gwaith mawr wedi'u rholio'n gyfeintiau bach yn wych ar gyfer hidlo, h.y. dal gronynnau a gronynnau mewn hylif (1). Gelwir y math newydd o MOF PSP-MIL-53 a ddefnyddir i ddal halen a llygryddion mewn dŵr môr. Wedi'i roi mewn dŵr, mae'n cadw ïonau ac amhureddau ar ei wyneb yn ddetholus. O fewn 30 munud, roedd MOF yn gallu lleihau cyfanswm y solidau toddedig (TDS) o'r dŵr o 2,233 ppm (ppm) i lai na 500 ppm. Mae hyn yn amlwg yn is na'r trothwy 600 ppm a argymhellir gan Sefydliad Iechyd y Byd ar gyfer dŵr yfed diogel.

1. Delweddu gweithrediad pilen organometalig yn ystod dihalwyno dŵr môr.

Gan ddefnyddio'r dechneg hon, llwyddodd yr ymchwilwyr i gynhyrchu hyd at 139,5 litr o ddŵr ffres fesul cilogram o ddeunydd MOF y dydd. Unwaith y bydd y rhwydwaith MOF wedi'i “lenwi” â gronynnau, gellir ei lanhau'n gyflym ac yn hawdd i'w ailddefnyddio. I wneud hyn, caiff ei roi yng ngolau'r haul, sy'n rhyddhau'r halwynau sydd wedi'u dal mewn dim ond pedwar munud.

“Mae prosesau dihalwyno anweddu thermol yn ynni-ddwys, tra bod technolegau eraill fel osmosis cefn (2), mae ganddyn nhw lawer o anfanteision, gan gynnwys defnydd uchel o ynni a chemegau ar gyfer glanhau pilenni a dadclorineiddio, ”esboniodd Huanting Wang, arweinydd tîm ymchwil yn Monash. “Golau’r haul yw’r ffynhonnell ynni fwyaf helaeth ac adnewyddadwy ar y Ddaear. Mae ein proses dihalwyno newydd sy’n seiliedig ar adsorbent a’r defnydd o olau’r haul ar gyfer adfywio yn darparu datrysiad dihalwyno sy’n arbed ynni ac sy’n gyfeillgar i’r amgylchedd.”

2. System dihalwyno dŵr môr osmosis yn Saudi Arabia.

O graphene i gemeg smart

Yn y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o syniadau newydd wedi dod i'r amlwg ar eu cyfer dihalwyno dŵr môr ynni effeithlon. Mae "Technegydd Ifanc" yn monitro datblygiad y technegau hyn yn agos.

Ysgrifenasom, ymhlith pethau eraill, am y syniad o'r Americanwyr ym Mhrifysgol Austin a'r Almaenwyr ym Mhrifysgol Marburg, sy'n i ddefnyddio sglodyn bach o ddeunydd y mae cerrynt trydan o foltedd dibwys (0,3 folt) yn llifo drwyddo. Mewn dŵr halen sy'n llifo y tu mewn i sianel y ddyfais, mae ïonau clorin yn cael eu niwtraleiddio a'u ffurfio'n rhannol maes trydanfel mewn celloedd cemegol. Yr effaith yw bod yr halen yn llifo i un cyfeiriad a'r dŵr ffres i'r cyfeiriad arall. Mae ynysu yn digwydd dwr croyw.

Creodd gwyddonwyr Prydeinig o Brifysgol Manceinion, dan arweiniad Rahul Nairi, ridyll seiliedig ar graphene yn 2017 i dynnu halen o ddŵr y môr yn effeithiol.

Mewn astudiaeth a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Nature Nanotechnology, dadleuodd gwyddonwyr y gellid ei ddefnyddio i greu pilenni dihalwyno. graphene ocsid, yn lle graphene pur anodd ei ddarganfod a drud. Mae angen drilio graphene haen sengl i dyllau bach i'w wneud yn athraidd. Os yw maint y twll yn fwy nag 1 nm, bydd yr halwynau'n mynd trwy'r twll yn rhydd, felly rhaid i'r tyllau i'w drilio fod yn llai. Ar yr un pryd, mae astudiaethau wedi dangos bod pilenni graphene ocsid yn cynyddu trwch a mandylledd wrth drochi mewn dŵr. Tîm meddygon. Dangosodd Nairi fod gorchuddio'r bilen â graphene ocsid gyda haen ychwanegol o resin epocsi yn cynyddu effeithiolrwydd y rhwystr. Gall moleciwlau dŵr basio drwy'r bilen, ond ni all sodiwm clorid.

Mae grŵp o ymchwilwyr Saudi Arabia wedi datblygu dyfais y maen nhw'n credu y bydd yn trawsnewid gwaith pŵer i bob pwrpas o fod yn "ddefnyddiwr" dŵr i fod yn "gynhyrchydd dŵr ffres". Cyhoeddodd gwyddonwyr bapur yn disgrifio hyn yn Nature ychydig flynyddoedd yn ôl. technoleg solar newyddsy'n gallu dihalwyno dŵr a chynhyrchu ar yr un pryd trydan.

Yn y prototeip adeiledig, gosododd gwyddonwyr wneuthurwr dŵr yn y cefn. batri solar. Yng ngolau'r haul, mae'r gell yn cynhyrchu trydan ac yn rhyddhau gwres. Yn lle colli'r gwres hwn i'r atmosffer, mae'r ddyfais yn cyfeirio'r egni hwn at blanhigyn sy'n defnyddio'r gwres fel ffynhonnell ynni ar gyfer y broses dihalwyno.

Cyflwynodd yr ymchwilwyr ddŵr halen a dŵr sy'n cynnwys amhureddau metel trwm fel plwm, copr a magnesiwm i'r distyllwr. Trodd y ddyfais ddŵr yn stêm, a oedd wedyn yn mynd trwy bilen blastig a oedd yn hidlo halen a malurion. Canlyniad y broses hon yw dŵr yfed pur sy'n bodloni safonau diogelwch Sefydliad Iechyd y Byd. Dywedodd y gwyddonwyr y gallai'r prototeip, tua metr o led, gynhyrchu 1,7 litr o ddŵr glân yr awr. Y lle delfrydol ar gyfer dyfais o'r fath yw mewn hinsawdd sych neu led-sych, ger ffynhonnell ddŵr.

Cynigiodd Guihua Yu, gwyddonydd deunyddiau ym Mhrifysgol Talaith Austin, Texas, a'i gyd-chwaraewyr yn 2019 hidlo hydrogeliau dŵr môr yn effeithiol, cyfuniadau polymersy'n creu strwythur mandyllog sy'n amsugno dŵr. Creodd Yu a'i gydweithwyr sbwng gel allan o ddau bolymer: mae un yn bolymer sy'n rhwymo dŵr o'r enw alcohol polyvinyl (PVA) a'r llall yn amsugnwr ysgafn o'r enw polypyrrole (PPy). Fe wnaethant gyfuno trydydd polymer o'r enw chitosan, sydd hefyd ag atyniad cryf i ddŵr. Adroddodd gwyddonwyr yn Science Advances eu bod wedi cyflawni cynhyrchiad dŵr pur o 3,6 litr yr awr fesul metr sgwâr o arwyneb y gell, sef yr uchaf a gofnodwyd erioed a thua deuddeg gwaith yn well na'r hyn a gynhyrchir heddiw mewn fersiynau masnachol.

Er gwaethaf brwdfrydedd gwyddonwyr, ni chlywir y bydd dulliau tra-effeithlon ac economaidd newydd o ddihalwyno gan ddefnyddio deunyddiau newydd yn cael eu defnyddio'n fasnachol ehangach. Hyd nes y bydd hynny'n digwydd, byddwch yn ofalus.