Исследователи Вандербильта являются частью команды, которая разработала ультрасовременный метод, направленный на то, чтобы сделать удаление соли из сверхсоленых промышленных сточных вод гораздо более энергоэффективным и рентабельным.
Несмотря на то, что опреснение с помощью обратного осмоса достигло огромных успехов — оно позволяет удалять соли из морской воды менее чем за пенни за галлон, — оно по-прежнему не справляется с устранением солей в сточных водах таких отраслей, как горнодобывающая промышленность, нефтегазодобыча и производство электроэнергии, а также в солоноватой воде внутренних водоемов. Промышленные рассолы в настоящее время закачиваются в глубокие геологические формации или переносятся в пруды-испарители, и оба метода утилизации сталкиваются с большими нормативными и экологическими проблемами.
Нулевой сброс жидкости и минимальный сброс жидкости, в которых используются специально разработанные системы очистки для удаления рассолов или минимизации их объема, уже требуются в некоторых странах для определенных отраслей промышленности, и ожидается, что вскоре они получат более широкое распространение. Современные методы обработки ZLD / MLD обычно включают технологию, называемую механическим сжатием пара, которая генерирует тепло за счет электричества для испарения рассолов до тех пор, пока не останется только соль. Из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат на MVC эти процессы недоступны многим пользователям.
Доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды и научный сотрудник факультета канцлера 2023 года Шихонг Лин и его команда, включая исследователей из Университета штата Колорадо, считают, что у них есть ответ на эту дилемму.
В статье, опубликованной на обложке журнала Nature Water, Лин и его коллеги описывают новую технологию обработки рассола, называемую электродиалитической кристаллизацией, которая потенциально может снизить потребление энергии и стоимость кристаллизации рассола. Фундаментальный принцип EDC, по мнению исследователей, подобен электродиализу — процессу, который использовался в различных отраслях промышленности для опреснения и концентрирования рассола.
В ЭД электрическое поле применяется для протягивания ионов через ионообменные мембраны. Размещая различные типы IEM определенным образом, ED может получать потоки деионизированной воды и потоки концентрированного рассола. Исследователи говорят, что с некоторыми изменениями конфигурации этого процесса EDC сохраняет рассол внутри интегрированной системы и использует электрическое поле для индуцирования кристаллизации соли без использования дорогостоящих методов выпаривания.
«Устранение испарения является ключом к разработке потенциально энергоэффективных процессов кристаллизации рассола», — говорится в документе.
Одна из основных технических проблем заключается в том, что при прохождении определенных ионов через IEMs они увлекают за собой слишком много воды и снижают эффективность процесса концентрирования потока рассола. Это явление, называемое электроосмотром, препятствует эффективной кристаллизации некоторых солей. Исследователи заявили, что усовершенствованная конструкция мембраны и оптимизированная работа потенциально могут решить эту проблему и сделать EDC более универсально применимым.
Тем не менее, для солей, с которыми может работать EDC, команда провела предварительный анализ и показала, что EDC в сочетании с обратным осмосом потенциально может потреблять гораздо меньше энергии, чем MVC для кристаллизации рассола.
