Ученые: методы очистки и опреснения воды

Ученые: методы очистки и опреснения воды

Вода редко бывает чистой, она содержит растворенные ионы или смешивается с другими жидкостями. Ученые могут изменить состав воды, очищая ее от примесей, что наиболее часто выполняется с помощью перегонки.

Тем не менее дистилляция процесс энергоемкий. За последние несколько лет исследователи Королевского университета в Канаде обнаружили альтернативный, более простой способ изменения свойств воды, смешивая ее с азотистыми основаниями и добавляя или удаляя газообразный диоксида углерода из системы. В связи с обратимой реакцией углекислого и азотсодержащего соединения, ионная сила воды может обратимо переключаться: увеличиваться при введении двуокиси углерода в жидкость, и уменьшаться с ее удалением.

Если бы вода была первоначально смешана с органическим растворителем, то увеличение ионной силы заставило бы смесь разделиться на две различные жидкие фазы, которые, как правило, разделены мембраной. Переключаемые растворители — новая область, и многое пока остается неизвестным. Например, было бы очень полезно знать скорость процесса разделения фаз в переключаемых системах водоснабжения, оптимальную концентрацию углекислого газа и эффективность азотистых оснований для разделения фаз жидкость-жидкость. В новой работе группой исследователей, в том числе Габриеллой Лестари и Миладом Аболхасани, во главе с профессором Евгенией Кумачевой из Университета Торонто, описывается новый инструмент, под названием микрофлюидика, для исследования эффективных способов разделения фаз жидкость-жидкость. Хотя микрожидкостная стратегия ранее была использована для изучения CO2-связанных процессов в жидких растворителях, это первый случай, когда микрофлюидику применили к изучению фазового разделения жидкость-жидкость, опосредованного переключения воды.

«Эта работа может определенно помочь в разработке и оптимизации переключаемых растворителей для многих важных применений, таких как опреснение воды прямым осмосом или в качестве альтернативы для процесса высаливания в фармацевтической промышленности, — сказала Кумачева. — Кроме того, наша микрожидкостная стратегия может быть адаптирована для изучения других явлений, вызванных переключением воды, например, синтеза и функционализации наночастиц».

Подход микрофлюидики позволил исследователям глубже взглянуть на процесс переключения воды. Проанализированный процесс начинается с введения пузырьков углекислого газа в водный раствор, содержащий азотистое основание (например, амины), который смешан со вторым растворителем (например, тетрагидрофуран (ТГФ). При движении по направлению потока пузырьки CO2 взаимодействуют с аминами, в результате чего система делится на две фазы: ТГФ и водный раствор амина. Удаляя углекислый газ при нагревании и/или продувки другим газом (например, азотом), первоначальная жидкость может быть восстановлена.

Примесь амина также может быть удалена из раствора в виде газа, оставив очищенную воду. Это можно наблюдать в макромасштабных исследованиях, но ученые смогли исследовать эту реакцию на микроуровне, что позволило им получить много информации только из одного эксперимента. Они оценивали скорость разделения фаз, рассчитали минимальное количество углекислого газа, необходимое для завершения процесса, определили наиболее эффективный тип амина. Применяя процесс разделения фаз жидкость-жидкость к разным приложениям, можно получить простые решения для многих проблем, в том числе опреснения и очистки воды.

Результаты этого исследования могут быть использованы для характеристики и повышения эффективности этих процессов, способствуя быстрой разработке и оптимизации новых добавок. Микрофлюидика может быть усовершенствована до исследования эффекта температуры, давления и композиций на водном переключении. «Мы планируем расширить нашу микрожидкостную стратегию для изучения других переключаемых растворителей с широким кругом свойств, а также открыть для себя новые применения переключаемых растворителей в микрожидкостном формате, — сказала Кумачева. — В целом применение микрофлюидики в исследованиях углекислого газа — очень важного парникового газа, только начинает развиваться».

Newsland.ru

Похожие новости:
Графен решили использовать для опреснения воды
Инженеры из Массачусетского технологического института предложили использовать графен с порами контролируемого размера для опреснения воды. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте института. Физики моделировали проникновение ионов солей через графеновые поры ..
2012-07-3 1424 0 Технология
0
Найден дешёвый способ опреснения воды
Сотрудник Университета Аалто предложил оригинальный способ по опреснению морской воды. Данный метод не требует использования тепловой и электрической энергии, как это делается на данный момент, сообщает meganauka.com. Современный способ опреснения воды обходится весьма дорого, поэтому Маркус Ялайнен ..
2013-01-31 3778 0 Технология
0
Японские ученые создали метод очистки почвы от радиации
Японские ученые из университета Киото создали уникальный метод очищать от радиации загрязненную почву у АЭС «Фукусима-1». Ученые применили в своей разработке нано-пузыри, которые создают вихревой процесс, который уносит радиоактивные частицы. Сегодня технологий, позволяющих отделить радиоактивные частицы цезия ..
2013-12-18 1649 0 Технология
1
Учёные изобрели новый процесс очистки природного газа
Учёные изобрели новый процесс для очистки природного газа от примесей . Этот процесс может иметь большое значение для газовой промышленности. Поль Уэбли, учёный из университета Мельбурна утверждает- "Многие месторождения природного газа содержат избыток углекислого газа, ..
2012-11-9 1842 0 Технология
0
Израиль решил проблему воды
В Стокгольме открылась Всемирная неделя воды, где участники различных мероприятий обсудят роль водных ресурсов в проблеме устойчивого развития и водные проблемы. Вода – основа всей жизни общества, но, практически, у всех стран мира имеются проблемы в этой сфере.На ..
2015-08-25 3892 0 Технология
1
IRobot объявила о запуске нового робота
Марка IRobot известна тем, что за свое существование выпустила известный пылесос Roomba и робота чистильщика пола Scooba.  Многие владельцы бассейнов, могут быть знакомы с компанией Verro, которая специализируется на изготовлении роботов для очистки бассейнов. Но теперь IRobot ..
2013-01-7 1033 0 Технология
0
Ocean Cleanup Array поможет очистить мировой океан
Проблема очистки океана сейчас весьма актуальна. Многие знают о существовании огромного мусорного острова плавающего в водах между Азией и Америкой.19-летний изобретатель Боян Слот собирается наладить массовое производство системы Ocean Cleanup Array (Массива очистки ..
2013-04-15 1180 0 Технология
0
Наноочистители могут стать следующим поколением очистителей воды
Согласно совместному докладу Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) и UNICEF, опубликованном на этой неделе, приблизительно 768 млн. людей в 2011 году полагались на необработанные источники питьевой воды, 185 млн. из этих случаев – для удовлетворения своей повседневной потребности в питьевой ..
2013-05-17 797 0 Технология
0
Ученые создали новый способ очистки воздуха
Ученые из Университета Южной Флориды (USF) совместно с коллегами Научно-технологического университета имени короля Абдаллы, высшего учебного заведения в Саудовской Аравии (KAUST), осуществили серьезный прорыв в технологиях, связанных с поглощением и отделением двуокиси углерода. Их метод основан на использовании ..
2013-03-6 1534 0 Технология
0
NASA создаст домашний очиститель воздуха
Растения на борту Международной космической станции вырабатывают бесцветный газ – этилен. По мнению астронавтов , этот газ очень вредит здоровью. Считалось, что этилен образуется в результате заражения растения определенным патогеном или, возможно, вследствие физиологического разрушения растительных клеток, ..
2013-03-23 1232 1 Технология
0
Опреснитель воды ученого из Одессы будут применять в Африке
Одесский профессор изобрёл собственную технологию опреснения любой воды до качественной питьевой. Но разработка образцового аппарата нуждается в средствах, которых украинское правильтельство не выделяет. Из-за этого первые опреснители получат африканцы и жители Южной Америки, хотя в Крыму ..
2011-11-18 2761 0 Технология
0
Позитроны помогли идеально расположить тарелки в посудомоечной машине
Изучив движение воды внутри посудомоечной машины с помощью позитронов, британские инженеры предложили оптимальный способ расстановки посуды внутри аппарата: вокруг помещенной в центр корзины для приборов, сортируя тарелки по типу пищи, которая в них лежала. Свои выводы ..
2015-01-16 2959 0 Технология
0
Большой скачок. Чистая вода
Эксперты утверждают: благодаря современным технологиям очистки, воды хватит на все человечество. Любопытно узнать, как специалисты делают из дождевой воды питьевую, какие этапы фильтрования она проходит и для чего ученым нужны раки.Источник: vesti.ru ..
2013-01-21 914 0 Технология
0
Растительная целлюлоза по прочности не уступает стали
Кристаллы целлюлозы, которые дают деревья и растения имеют высокую прочность, легкий вес и устойчивость. Нанокристаллы можно использовать для создания нового класса биоматериалов, такие как строительные материалы и автомобильные компоненты. Расчеты показывают что атомное строение кристаллов целлюлозы имеет жесткость ..
2013-12-19 1440 0 Технология
0
Микросубмарины будут очищать море от нефти
Ученые нашли новое применение микроустройствам, которые раньше использовались только в медицине. Новинки предназначены для сбора капель нефти из загрязненной воды и транспортирования их в коллекторы. Специалисты разработали новую технологию, которая позволит эффективно очищать океан от нефти, попавшей ..
2012-05-8 1195 0 Технология
0