مهندسان MIT یک روش جدید در آب شیرین کن صنعتی برای حذف سرب یا سایر آلاینده های فلزات سنگین از آب ایجاد کرده اند. در فرآیندی که به گفته آنها بسیار کارآمدتر از هر سیستم دیگری است که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه برخی دیگر نیز در حال توسعه هستند. در نهایت ، ممکن است برای درمان منابع آب آلوده به سرب در سطح خانه یا برای درمان آب آلوده ناشی از برخی فرآیندهای شیمیایی یا صنعتی استفاده شود.
این سیستم جدید جدیدترین مجموعه از برنامه های کاربردی است. که بر اساس یافته های اولیه شش سال پیش توسط اعضای همان تیم تحقیقاتی، ابتدا برای نمک زدایی از آب دریا یا آب شور تهیه شده بود. و بعداً برای حذف ترکیبات رادیواکتیو از آب خنک کننده انرژی هسته ای مناسب شد. گیاهان نسخه جدید اولین روشی است که ممکن است برای تصفیه آب خانگی و همچنین مصارف آب شیرین کن صنعتی قابل استفاده باشد.
اهمیت حذف سرب از آب
آلخادرا می گوید ، حذف فلزات سنگین سمی که دائمی هستند و در بسیاری از منابع مختلف آب وجود دارند. بسیار دشوار است. “بدیهی است که امروزه روشهای رقابتی وجود دارد که این عملکرد را انجام می دهند. بنابراین مسئله این است که کدام روش می تواند این کار را با هزینه کمتر و با اطمینان بیشتر انجام دهد.”
بزرگترین چالش در تلاش برای حذف سرب این است که به طور کلی در چنین غلظت های کمی وجود دارد. که بسیار بیشتر از سایر عناصر یا ترکیبات فراتر رفته است. به عنوان مثال ، سدیم به طور معمول در آب آشامیدنی با غلظت دهها قسمت در میلیون وجود دارد. در حالی که سرب تنها در چند قسمت در میلیارد می تواند بسیار سمی باشد. الخادرا توضیح می دهد که اکثر فرآیندهای موجود مانند اسمز معکوس یا تقطیر ، همه چیز را به یکباره حذف می کند. این نه تنها انرژی بسیار بیشتری از آنچه برای حذف انتخابی لازم است مصرف می کند. بلکه مضر است زیرا مقادیر کمی عناصر مانند سدیم و منیزیم در واقع برای آب آشامیدنی سالم ضروری هستند.
نحوه فرایند حذف سرب در آب شیرین کن صنعتی
در رویکرد جدید از فرایندی به نام شوک الکترودیالیز استفاده می شود. که در آن از میدان الکتریکی برای ایجاد موج ضربه ای در داخل یک ماده متخلخل دارای بار الکتریکی که آب آلوده را حمل می کند استفاده می شود. موج ضربه ای با افزایش ولتاژ از یک طرف به طرف دیگر پخش می شود. و منطقه ای را که یونهای فلزی در آن تخلیه می شوند ، پشت سر می گذارد. و جریان تغذیه را به آب نمک و جریان تازه جدا می کند. این فرآیند منجر به کاهش ۹۵ درصدی سرب از جریان تازه خروجی می شود.
در اصل ، “این روند را بسیار ارزان تر می کند ،” بازانت می گوید، زیرا انرژی الکتریکی که برای جداسازی به کار می برید واقعاً به دنبال هدف با ارزش بالا می رود. شما انرژی زیادی را برای از بین بردن سدیم هدر نمی دهید. ” از آنجا که سرب در غلظت بسیار کمی وجود دارد ، “جریان زیادی در حذف این یونها دخیل نیست ، بنابراین این می تواند راهی بسیار مقرون به صرفه باشد.”
مقیاس فرایند
این فرایند هنوز محدودیت های خود را دارد. زیرا تنها در مقیاس کوچک آزمایشگاهی و با سرعت جریان بسیار کند نشان داده شده است. مقیاس بندی فرایند برای کاربردی شدن آن در مصارف خانگی نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. و استفاده های صنعتی در مقیاس بزرگتر حتی بیشتر طول خواهد کشید. بازانت می گوید ، اما برای برخی از سیستم های خانگی می تواند در عرض چند سال عملی باشد.
برای مثال ، در خانه ای که منبع آب آن به شدت آلوده به سرب است ، ممکن است در انبار سیستمی وجود داشته باشد. که به آرامی جریان آب را پردازش می کند و یک مخزن را با آب بدون سرب پر می کند تا برای آشامیدن و آشپزی استفاده شود ، در حالی که بیشتر آب را ترک می کند. برای مواردی مانند شستشوی توالت یا آبیاری چمن درمان نشده است. چنین استفاده هایی ممکن است به عنوان یک اقدام موقت برای مکانهایی مانند فلینت ، میشیگان مناسب باشد ، جایی که آب ، عمدتاً توسط لوله های توزیع آلوده است ، سالها طول می کشد تا از طریق تعویض لوله اصلاح شود.
موارد کاربرد
این فرآیند همچنین می تواند برای برخی مصارف صنعتی مانند تمیز کردن آب تولید شده در معادن یا عملیات حفاری مناسب باشد. به طوری که آب تصفیه شده با خیال راحت دفع یا استفاده مجدد شود. و در برخی موارد ، این نیز می تواند راهی برای بازیابی فلزاتی باشد. که آب را آلوده می کند ، اما اگر جدا شوند ، می تواند محصول ارزشمندی باشد. به عنوان مثال ، برخی از این مواد معدنی می توانند برای پردازش نیمه رساناها یا داروها یا سایر محصولات با تکنولوژی بالا استفاده شوند.
مقایسه می گوید: مقایسه مستقیم اقتصاد چنین سیستمی با روش های موجود دشوار است.زیرا در سیستم های فیلتراسیون ، هزینه ها عمدتا برای تعویض مواد فیلتر است. که به سرعت مسدود شده و غیر قابل استفاده می شوند. در حالی که در این سیستم هزینه ها بیشتر برای انرژی ورودی جاری است ، که بسیار کوچک است. در این مرحله ، سیستم الکترودیالیز شوک چندین هفته است که کار می کند. ،اما برای تخمین طول عمر واقعی چنین سیستمی زود است. منبع