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MIT发明手提式非过滤淡化装置

2022-05-24信息来源 : 水业碳中和资讯

导言:麻省理工学院(MIT)研究人员研发出一种手提式海水淡化装置,不需要任何过滤器和泵压。水技术在线(Aquatech Online)审视了该装置的工作原理和潜在应用。

10年海水淡化之旅

麻省理工学院(MIT)研究人员研发出一种手提式海水淡化装置,不需要任何过滤器或泵压。

该装置重量不到10 kg,可放进行李箱,能去除海水中悬浮物和盐分,借助手机充电器供电即可产生可以饮用的淡水。

电子研究实验室(Research Laboratory of Electronics, RLE)成员、电气工程/计算机科学与生物工程教授、资深研究者Jongyoon Han说:“这确实是我和我的团队10年研究进程的顶峰”。

 

“我们在独立海水淡化工艺背后开展了多年物理研究工作,但把所有研究成果都放在一个小盒子里而建立一个淡化装置对我来说却是一个真正有意义、有价值的经历”。

与类似的其它手提式过滤淡化装置相比,这种非过滤装置使用电力去除海水中的悬浮物和盐分。

这确实是我和我的小组10年研究进程的顶峰。

 

这种装置无需更换过滤器,且不需要长期维护。

在此之前,麻省理工学院宣布,Bloom alert公司凭借其沿海海水淡化分析平台获得了该大学的水创新奖。

无过滤器?无需泵压?

该装置不需要过滤器或泵压,而是利用离子浓差极化(ICP)来淡化海水。

ICP工艺对放置在水流通道上、下方的薄膜施加电场。当带正电或负电的粒子,包括盐分子、细菌和病毒流过时,膜会将它们排斥在外。

 

最终,带电粒子汇集到第二股水流中排出。去除溶解和悬浮固体后,通过水通道的就是干净、可应用的水。

然而,研究团队遇到了一个难题,他们发现ICP并不总是能清除漂浮在水通道中的所有盐分。

研究人员试图引入第二种方法来解决这个问题,即,电渗析,以去除剩余盐分离子。

 

机器学习用于寻找ICP和电渗析的最佳组合。结果呢?两阶段ICP工艺,水在第一阶段流经六个模块,然后在第二阶段流经三个模块,接着是一个电渗析工艺。

这不仅减少了能源的消耗,而且还可确保该工艺保持自清洁。Junghyo Yoon说:“虽然一些带电粒子确实可以在离子交换膜上被捕获,但我们只要逆转电场极性,带电粒子就能很容易会被去除。”

该装置可将悬浮固体数量至少减少10倍,以0.3 L/hr率生产可饮用淡水,每L淡水生产只需要消化20 W电力。

一旦这个工艺被设计出来,该团队就能将ICP与电渗析模块缩小并堆叠起来,以提高能源效率,并使之可容纳在一个手提式设备内。

一种彻底改变游戏规则的工具

该装置设计也考虑到了非专业人士使用,其特点就是只需一个按钮就能启动自动淡化和净化装置。

该团队还开发了一个智能手机应用程序,可以无线控制该装置,并报告电力消耗和出水盐度实时数据。

MIT表示,这个手提箱大小的设备能自动生产超过世界卫生组织(WHO)质量标准的饮用水。此外,该装置可通过一块价值50美元的太阳能电池板供电,该电池板能在网上购买。

这绝对是一个令人兴奋的项目,我为我们迄今为止取得的进展感到自豪,但仍有许多工作要做。

该设备可部署在偏远和资源严重受限的地区,如,小岛屿、社区或航海货船上。它也可用于援助逃离自然灾害的难民或执行长期行动的军队。

这个设备仍在开发中,研究团队希望进一步开发技术,使其更节能、更易用。“这绝对是一个令人兴奋的项目,我为我们迄今为止取得的进展感到自豪,但仍有许多工作要做,”Han说。