2019-06-02 05:56:02
以更环保更经济的方式淡化水

我们知道,过度消费,工业活动和全球人口增长是威胁全世界越来越多人获得饮用水的一些因素。根据联合国教科文组织2012年的数据,近7亿人的水资源有限 - 到2025年这一数字可能会增加到18亿。海水淡化和工业废水处理会产生大量的饮用水,这些方法已经被使用在许多国家和地区,如阿拉伯联合酋长国,沙特阿拉伯,中国,欧洲和美国。但是,现有系统成本高,耗能大。来自EPFL无机合成与催化实验室的Jeff Ong开发了一种水处理机,它结合了目前使用的所有主要技术的优点,同时提供了更好的性能。例如,该原型以相同的吞吐量从海水中去除99.9%以上的盐,但使用的能量更少。该系统将在今年的实际条件下进行测试。

提高吞吐量

目前使用的主要大规模海水淡化技术是反渗透。当由半透膜隔开的两种相同的液体具有不同浓度的盐或其他矿物质时,具有较低浓度的液体通过膜直到每种液体具有相同的浓度。为了逆转这种自然过程并因此使淡水量最大化,对更浓缩的液体施加压力,使其流过过滤膜朝向饮用水侧。该技术使用相对大量的电力(约4-5kWh / m3)并且膜快速恶化,其他组分也被矿物颗粒磨损。它们需要每年进行几次化学清洁并经常更换。 “这会给生产商带来很高的维护成本,”Ong说。然而,EPFL剥离所使用的脱盐概念使用由惰性疏水材料制成的膜,磨损速度较慢并且可以廉价地回收。

使用热回收元件蒸发水

为了最大化盐分离,EPFL原型增加到99.9%以上,Ong组装了一系列基于蒸发的脱盐模块。为了解决该系统的主要弱点 - 能耗 - 他做了几项改进,包括内部热回收和更有效的热传递。通过降低压力,可以使水在低于80℃的温度下沸腾。产生的蒸汽冷却并作为淡水回收。剩余的含有剩余盐的液体进入另一个压力更低的细胞,依此类推。热回收元件用于预热和蒸发剩余的盐水,而不使用来自系统外部的任何能量。在每个阶段,冷却产生的蒸汽并回收所得的淡水。使用热交换器装置除去淡水,所述热交换器装置定位成冷却系统。通过重复使用原本会丢失的热量,E-METS的碳足迹比传统热系统低得多。 “这些蒸发和冷却流动原理通常用于核电工业,”Ong解释道。 “我们是第一个将这一概念应用于水分离领域的公司。”

治疗非常咸的水

最近这种混合原型的改进也节省了时间,因为现在的吞吐量是反渗透系统的两倍。此外,新系统的优势在于能够处理非常高的盐浓度 - 超过200 g / l  - 这是标准热分离技术的两倍,是反渗透的四倍多。例如,在由反渗透装置生产的废溶液中可以发现这种高盐浓度。

海水淡化市场预计在2025年价值274亿美元,水和水处理市场总价值为6750亿美元。初创公司Aqualife Global目前正在将E-METS技术商业化。系统的模块化布置意味着它可以适应待处理的水量。今年,联合创始人打算开发一种适用于集装箱的版本,使其易于运输并允许在最需要的地方进行安装。除了用于淡化海水外,该系统还可与反渗透设备连接,帮助他们生产更多的淡化饮用水。联合创始人还看到了许多其他潜在的应用,例如处理采矿业的废水 - 更具体地说是锂矿开采 - 以及从发电公司生产的废水中去除硫。该系统还可用于处理农业食品和石油和天然气工业产生的废水。

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