درحالیکه اسمز معکوس (reverse osmosis) رایج ترین روش برای حذف نمک از آب دریا و فاضلاب محسوب می شود، این روش برای نمک زدایی از محلول های تغلیظ شده که اصطلاحا شورآب (brines) نامیده می شوند، مناسب نیست.
به عنوان مثال، در فرآیند شکست هیدرولیکی (hydraulic fracturing)، گاز طبیعی، نفت خام و شورآب جریان پیدا می کند که می تواند سفره های آب زیرزمینی را آلوده کند. شورآب تولید شده در این فرآیند برای جلوگیری از آسیب های زیست محیطی باید به صورت مناسبی دفع یا بازیابی شوند.
یکی از روش ها برای حذف شورآب، تقطیر غشایی است؛ فناوری آب شیرین کن حرارتی که در آن بخار آب بوسیله حرارت به داخل غشا هدایت می شود. درحال حاضر، فرآیندهای تقطیر غشایی متکی تنها قادر به بازیابی حدود 6 درصدی آب است.
در عین حال، شورآب داغ، بسیار خورنده است. به همین دلیل، مبدل های حرارتی و سایر المنت های سیستم در تقطیر سنتی بسیار گران هستند. این فرآیند همچنین مبتنی بر ظرفیت گرمایی آب است که به سیستم های پیچیده ای نیاز دارد.
(تصویر: UC Riverside)
مهندسان دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید روش جدیدی برای بازیابی نزدیک به 100 درصدی آب از محلول های شور تغلیظ شده توسعه داده اند که می تواند مشکل کمبود آب در مناطق خشک را برطرف کرده و نگرانی دفع شورآب در فرآیند شکست هیدرولیکی را کاهش دهد.
این مطالعه شامل توسعه المنت گرم کننده مبتنی بر نانولوله کربنی است که به طور قابل توجهی، بازیابی آب شیرین را در طی فرآیند غشایی تقطیر، افزایش می دهد.
دیوید جسبی، استادیار مهندسی شیمی و محیط زیست در کالج مهندسی Bourns دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید (UCR) و محقق ارشد این پروژه گفت: برای بهبود این عملکرد، یک غشای مبتنی بر نانولوله های کربنی خود گرم کننده توسعه دادیم که تنها شورآب را در سطح غشا حرارت می دهد. سیستم جدید می تواند حرارت مورد نیاز این فرآیند را کاهش داده و عملکرد بازیابی آب را به نزدیک 100 درصد برساند.
جسبی افزود: علاوه بر افزایش قابل توجه عملکرد آب شیرین کن، در این مطالعه بررسی کردیم که چگونه المنت گرمایی غشا می تواند از خوردگی نانولوله های کربنی در محیط های شور جلوگیری کند. یک آستانه مشخص شناسای شد که در آن، اکسیداسیون الکتروشیمیایی نانولوله ها قابل پیشگیری بوده و این امکان فراهم می شد که فیلم های نانولوله های کربنی برای مدت طولانی تری، بدون کاهش عملکرد به غعالیت خود ادامه دهند.
نتایج این دستاورد در مجله Nature Nanotechnology منتشر شد.
مترجم: معصومه سوهانی
منبع: eurekalert
No tags for this post.