En forskargrupp ledd av professor Yongwon Seo vid Graduate School of Carbon Neutrality vid UNIST har avslöjat en mycket effektiv metod för avsaltning av havsvatten med hjälp av hydratbaserad avsaltningsteknik (HBD). Genombrottet förväntas få långtgående konsekvenser för tillämpningen av hydratbaserade avsaltningstekniker, med förmågan att beräkna optimala temperaturer för ökad effektivitet.
Artikeln är publicerad i tidskriften Water Research .
Hydrate-avsaltningsteknik, känd för sin miljövänliga sötvattenproduktionskapacitet, erbjuder en lågenergilösning som effektivt kan användas för att behandla höga koncentrationer av saltlake eller förorenat vatten. Genom att utnyttja fenomenet där föroreningar, inklusive salter, stöts ut under bildandet av hydrater från saltlake eller förorenat vatten, kan rent vatten erhållas.
I denna studie mätte forskargruppen experimentellt de termodynamiska egenskaperna hos cyklopentanhydrat och utvärderade effektiviteten av hydratavsaltningstekniken baserat på dessa mätningar. De föreslog också en ny beräkningsmetod för att förutsäga temperaturen som maximerar avsaltningseffektiviteten.
"När specifika villkor är uppfyllda efter tillsats av cyklopentan, en färglös flyktig vätska, till saltlösning, bildas cyklopentanhydrat, bestående av rent vatten," förklarade professor Seo. "Vi mätte experimentellt de termodynamiska egenskaperna hos detta cyklopentanhydrat för att applicera det på avsaltningsprocesser."
Utifrån sina experiment beräknade forskargruppen det maximala vattenutbytet av cyklopentanhydrat under olika förhållanden. Verkningsgraden bestämdes baserat på det maximala vattenutbytet och den termiska energi som krävdes för kylning under hydratavsaltningsprocessen. En termodynamisk relationsekvation utvecklades för att identifiera den temperatur vid vilken maximal effektivitet kan uppnås för varje saltlösningskoncentration.
Till exempel, när hydratavsaltningstekniken tillämpas på saltlösning med initiala saltkoncentrationer på 3,5 vikt-% och 5 vikt-%, beräknar relationsekvationen de optimala energieffektivitetstemperaturerna som 273,4 K respektive 271,5 K. Motsvarande maximala vattenavkastning är 67 % och 61,1 %. Denna forskning ger ett avgörande kriterium för att optimera effektiviteten av verkliga avsaltningsprocesser.
Junghoon Mok, den första författaren till studien, betonade betydelsen av denna forskning och sa:"Denna studie förväntas optimera energiförbrukningen i högkoncentrerade behandlingsprocesser för saltlake med användning av sötvattenstekniker med hydrat." Han tillade, "Det föreslagna tillvägagångssättet är inte bara tillämpligt på hydratbaserad avsaltning utan lovar också för avsaltningsteknik av frystyp."
Mer information: Junghoon Mok et al, Undersökning av teoretiskt maximalt vattenutbyte och effektivitetsoptimerad temperatur för cyklopentanhydratbaserad avsaltning, Water Research (2023). DOI:10.1016/j.waters.2023.120707
Journalinformation: Vattenforskning
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
