Революционная технология очищает воду с помощью солнечного света
В результате открытия, которое могло бы обеспечить питьевой водой миллионы людей во всем мире, исследователи смогли не только отфильтровывать вредные частицы из воды и выработать 139,5 л чистой воды на килограмм МОФ в день, но и выполнять эту задачу более энергоэффективным способом, чем нынешние методы опреснения воды.
Всемирная организация здравоохранения считает, что питьевая вода хорошего качества должна иметь общее количество растворенных твердых частиц (TDS) < 600 частей на миллион (ppm). Исследователям удалось достичь показателя TDS <500 частей на миллион (ppm) всего за 30 минут и восстановить MOF для повторного использования за четыре минуты под солнечным светом.
Это первое в мире исследование было опубликовано в престижном журнале Nature Sustainability.
Ведущий автор, профессор Хуантин Ван (Huanting Wang) с факультета химической инженерии Университета Монаш (Monash University) в Австралии, сказал, что эта работа открыла новое направление в разработке стимулирующе-чувствительных материалов для энергоэффективного и устойчивого опреснения и очистки воды.
«Опреснение воды использовалось для решения обостряющейся проблемы нехватки воды во всем мире. Благодаря наличию солоноватой воды и морской воды, а также благодаря надежности процессов опреснения, очищенную воду можно интегрировать в существующие водные системы с минимальным риском для здоровья,» – говорит профессор Ван.
«Но процессы термического опреснения воды путем испарения являются энергоемкими, а другие технологии, такие как обратный осмос, имеют ряд недостатков, в том числе высокое энергопотребление и использование химикатов при очистке и дехлорировании мембран.
«Солнечный свет является самым обильным и возобновляемым источником энергии на Земле. Наша разработка нового процесса опреснения на основе адсорбента путем использования солнечного света для регенерации обеспечивает энергоэффективное и экологически устойчивое решение для опреснения».
Металлоорганические каркасы представляют собой класс соединений, состоящих из ионов металлов, которые образуют кристаллический материал с наибольшей площадью поверхности из всех известных материалов. Фактически, МОФ настолько пористые, что могут вмещать всю поверхность футбольного поля в чайную ложку.
Исследовательская группа создала специальный МОФ под названием PSP-MIL-53. Он был синтезирован путем введения в поры MIL-53 поли(спиропиран акрилата) (PSP) – специализированного МОФ, известного своим дышащим эффектом и переходами на адсорбцию молекул, таких как вода и углекислый газ.
Исследователи показали, что PSP-MIL-53 способен давать 139,5 л пресной воды на килограмм МОФ в сутки при низком энергопотреблении. Это стало возможным благодаря опреснению 2 233 ppm воды, поступающей из реки, озера или водоносного горизонта.
Профессор Ван сказал, что это подчеркивает долговечность и устойчивость использования данного МОФ для будущих решений по обеспечению чистой водой.
«Данное исследование успешно продемонстрировало, что эти фотонасыщенные МОФ являются многообещающим, энергоэффективным и устойчивым адсорбентом для опреснения воды», – сказал профессор Ван.
«Наша работа представляет собой увлекательный новый путь для разработки функциональных материалов для использования солнечной энергии с целью снижения энергопотребления и повышения устойчивости опреснения воды».
«Потенциально эти МОФ, реагирующие на солнечный свет, могут быть дополнительно функционализированы для низкоэнергетических и экологически чистых способов добычи минералов для устойчивой добычи и других связанных с этим применений».
https://econet.ru/articles/revolyutsionnaya-tehnologiya-ochischaet-vodu-s-pomoschyu-solnechnogo-sveta