Ingenjörer vid University of Illinois har tagit ett steg framåt för att utveckla en saltvattenavsaltningsprocess som är potentiellt billigare än omvänd osmos och lån från batteriteknik. I deras studie, forskarna fokuserar på nya material som kan göra avsaltning av bräckt vatten ekonomiskt önskvärt och energieffektivt.

Behovet av praktisk avsaltningsteknik ökar i samband med globala klimatförändringar. Kustregioner, där uppkomsten av havsvatten kan inkräkta på och förorena grundvattentankar, presentera bara ett orosområde. I takt med att efterfrågan på minskande rena vattenkällor ökar, behovet av avsaltning av bräckt vatten med lägre salthalt från inre och industriella källor kommer att öka, sa forskarna.

Illinois professor i mekanisk vetenskap och teknik Kyle Smith och hans medförfattare har publicerat en studie som visar livskraften för denna batterilika teknik i tidningen Electrochimica Acta .

I en tidigare studie, Smith och hans medförfattare använde teoretisk modellering för att visa att teknik som används i natriumjonbatterier effektivt kan avsalta havsvatten. Deras teori säger att genom att använda elektroder som innehåller natrium- och kloridjoner, salt dras ut och hålls i en kammare separat från det renade vattnet.

"I vår nya studie, Vi konstruerade och experimenterade med en batterilik enhet som använder elektroder tillverkade av ett annat material. Det materialet kan avlägsna från bräckt vatten inte bara natriumjoner utan även kalium, kalcium, magnesium och andra, "Smith sa." Detta är viktigt eftersom salt och bräckt vatten inte bara innehåller natriumklorid. Det är ofta i en blandning med andra salter som kalium, kalcium och manganklorid. "

Det nya materialet är en kemisk analog till föreningen preussisk blå - det intensiva pigment som används i bläck för ritningar. Det fungerar genom att ta och hålla positivt laddade joner som natrium i sin kristallstruktur, Smith sa.

"Konkurrensen mellan diffusionshastigheten för den positivt laddade jonen i kristallstrukturen och volymen vid vilken jonerna kan lagras skapar en traplike -struktur, "Smith sa." De går lätt in men kommer inte ut. "

Det finns andra material som kan säkra positiva joner, men den preussiska blå analogen har en ytterligare fördel - den är potentiellt mycket billig att köpa.

"Att få en sådan teknik att vara ekonomiskt genomförbar, det måste vara billigt och helst, har någon mervärde, "Smith sa." Genom att visa att vår enhet fungerar bra med vatten med lägre salthalt, dörren för användning med inre bräckt vatten och eventuellt industriellt avloppsvatten har öppnats. "

Smith och hans medförfattare visar att mängden saltborttagning är tillräcklig för att demonstrera deras koncept med bräckt vatten. Dock, ytterligare forskning behövs för att avgöra hur avlägsnande av salter från havsvatten och avloppsvatten med högre salthalt kommer att påverka den energieffektiviteten.