Att omvandla havsvatten till sötvatten är viktigt i vattenbristländer. För den processen, vissa laddade partiklar - kända som joner - måste avlägsnas från vattnet. Dock, vissa joner är svåra att ta bort från vatten på grund av deras kemiska egenskaper. Ny forskning från forskare från Israel och Nederländerna hjälper till att förbättra denna jonborttagningsprocess.

Forskarna kunde förutsäga borjonernas beteende under vattenbearbetning och på så sätt förenkla deras borttagning. Studien är tillgänglig online på Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ). Många skadliga eller värdefulla joner i havsvatten, bräckt vatten eller sötvatten är amfoteriskt:deras egenskaper varierar med pH. "Det är svårt att ta bort dessa partiklar från vattnet med standardmembranteknik, "säger Jouke Dykstra, Docent vid Institutionen för miljöteknik vid Wageningen University &Research. "Du måste sedan lägga till vissa kemikalier för att kontrollera pH. Men vi vill undvika det så mycket som möjligt:​​det finns en stark trend att använda färre kemikalier."

Avsaltning av havsvatten

Som ett exempel på denna jonborttagningsprocess, Dykstra hänvisar till avsaltning av havsvatten. Detta händer över hela världen på platser med brist på färskt vatten. Till exempel, många länder runt Medelhavet använder avsaltat havsvatten för bevattning. "Men havsvatten innehåller också bor, som är giftigt i höga koncentrationer och det hämmar växttillväxt. Självklart, detta är ett problem för bevattning, och det är därför vi letar efter nya sätt att ta bort bor och andra joner från havsvatten. "Avsaltning blir allt viktigare på grund av torka i många regioner. Dykstra säger att" ny teknik behövs för att fortsätta möta efterfrågan på sötvatten , inte bara i Medelhavet och Mellanöstern, men också i Nederländerna. "

Wageningens forskare arbetar med denna utmaning tillsammans med kollegor från Technion - Israel Institute of Technology, och från Wetsus - European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology i Leeuwarden. Tillsammans har de utvecklat en ny teoretisk modell för borets beteende under en process som kallas kapacitiv avjonisering. Detta är en framväxt, membranlös teknik för vattenbehandling och avsaltning med mikroporös, genomströmningselektroder När en elektrisk ström appliceras, joner adsorberas till elektroderna och tas därför bort från vattnet. Dykstra:"Vi är de första som utvecklar en teoretisk modell som gör att vi kan förutsäga detta beteende och använda det till vår fördel."

Helt ny design

De israeliska och nederländska forskarna upptäckte att sådana system kräver en helt ny design. Till exempel, de visade både teoretiskt och experimentellt att vattnet måste rinna från den positiva till den negativa elektroden, och inte tvärtom, som nu är brukligt. "Vår forskning har visat att en bra teoretisk modell är avgörande för att effektivt kontrollera så komplexa kemiska processer, "avslutar Dykstra." Detta tillvägagångssätt erbjuder många intressanta möjligheter. Du kan också använda denna modell för andra utmaningar inom avloppsrening, inklusive avlägsnande av arsenik eller små organiska molekyler, såsom läkemedelsrester eller herbicider. "