Avsaltningstekniker med hög temperatur kan effektivt minska koncentrationerna av ett kemiskt element i havsvatten för att göra det till ett effektivt substitut för sötvatten. Forskning om hur grundämnet bor avdunstar kan resultera i dricks- och bevattningsvatten av högre kvalitet.
Bor är ett spårmineral som finns i koncentrationer på 0,001-100 milligram per liter i mark- och ytsötvatten, men i högre koncentrationer i havsvatten (i genomsnitt 4,5 mg/l). Exponering för höga doser bor kan leda till abnormiteter i mänskliga foster- och reproduktionssystem. Även om bor är viktigt för växternas tillväxt, höga koncentrationer i marken kan skada känsliga grödor.
Länder runt om i världen reglerar hur mycket bor som tillåts i dricks- och bevattningsvatten beroende på deras huvudsakliga vattenkälla, vare sig det är färskt eller havsvatten. "Länder i Gulfstaternas samarbetsråd, inklusive Saudiarabien, har stränga standarder, tillåter en maximal borkoncentration på 0,5 mg/l i dricksvattendistributionssystem, "säger Alla Alpatova, en postdoktor vid KAUST. För att förbättra borttagning av bor under avsaltning av vatten, Alpatova och hennes kollegor försökte förstå vad som händer när havsvatten genomgår en av två för närvarande använda temperaturrelaterade avsaltningsprocesser.
Flerstegsblixt (MSF) är en avsaltningsteknik som innebär uppvärmning av vatten och kondensering av den resulterande ångan genom stegvisa steg. Air-gap membrandestillation (AGMD) innebär transport av vattenånga genom ett membran som ska kylas och kondenseras på andra sidan. För att ta reda på hur de olika komponenterna i havsvattnet påverkade borttagningen av bor, teamet jämförde vad som hände med havsvatten och med en lösning av borsyra när de bearbetades genom dessa två teknologier.
De fann att bor börjar avdunsta från lösningen vid en temperatur på runt 55°C. När temperaturen som applicerades på systemen ökade, mängden bor som avdunstat från havsvatten ökade också. "Men även om bor är flyktigt vid höga temperaturer, båda avsaltningsteknikerna var effektiva för att minska dess koncentrationer i avsaltat vatten till under den saudiska standarden på 0,5 mg/l, även vid havsvattentemperaturer över 100°C, säger Alpatova.
Resultaten visar potentialen för denna teknik för att minska koncentrationerna av farliga föroreningar i havsvatten. Att förstå hur de påverkar boravdunstning och borttagning kan hjälpa till att förbättra dessa metoder. Ödet för andra flyktiga kemikalier i havsvatten behöver också undersökas, tillägger Alpatova.
Teamet arbetar nu med en membrandestillation i pilotskala för att optimera systemets design och kostnadseffektivitet. De kommer att samarbeta med industriella partners för att testa det i stor skala under verkliga avsaltningsförhållanden.
