麻省理工学院工程师开发了一种基于冲击波的水分加入水的过程

研究人员表示，新的海水淡化方法可用于清洁由液压压裂或压裂产生的受污染水。这里显示的是一个扶手，用于压裂水。

来自麻省理工学院的化学工程师已经开发出一种高效的基于冲击波的过程，可治疗咸，咸水或受污染的水，使其可用。

作为清洁，饮用水的可用性成为世界许多地区的越来越紧急的问题，研究人员正在寻找咸味，咸水或受污染的水的新方法，使其可用。现在，麻省理工学院的一支球队提出了一种创新的方法，与大多数传统的海水淡化系统不同，不与过滤器分离离子或水分子，这可能变得堵塞或沸腾，这消耗了大量的能量。

相反，该系统在流动的水流中使用电驱动冲击波，这将咸水推到流动和淡水的一侧，允许容易地分离两个流。新方法是在环境科学和技术信函中描述的，其中由化学工程和数学教授Martin Bazant，研究生Sven Schlumpberger，本科南希卢和前博士马修Suss的纸张。

义藏说，这种方法是“一个基本上新的和不同的分离系统”。与大多数其他脱盐或水净化的方法不同，他补充说，这一个是离子和颗粒的“膜分离”。

传统海水淡化系统中的膜，例如使用反渗透或电渗透的那些，是“选择性障碍”，迷人解释：它们允许水分子通过，但阻断较大的钠和氯原子。与常规电渗透相比，“这个过程看起来相似，但它从根本上不同，”他说。

新过程的图显示了如何在流过多孔介质的咸水中产生冲击波（红线），电压施加到容器的每一侧的膜（绿色）。冲击波将盐离子推到流动的一侧，在另一侧留下淡水，可以分离出来。

在新的过程中，称为冲击电渗析中，水流通过多孔材料 - 在这种情况下，用微小的玻璃颗粒制成，称为玻璃料 - 用夹在每侧上的多孔材料夹着多孔材料的玻璃颗粒制成。当电流流过系统时，咸水叠成盐浓度耗尽或富集的区域。当该电流增加到一定程度时，它产生这两个区域之间的冲击波，急剧地覆盖流并允许新鲜和咸的区域通过流动中心的简单物理屏障分开。

“它产生了一个非常强烈的渐变，”苦兰说。

尽管系统可以在多孔材料的每一侧使用膜，但抑郁体解释，水流过那些膜，而不是通过它们。这意味着它们不容易污染 - 由于常规膜的脱盐，包括常规电渗析的常规膜的脱水而导致过滤材料的堆积 - 或由于水压降解。“盐不必推动某些东西，”苦兰人说。他说，带电的盐颗粒或离子，“只是移动到一面”。

在斯坦福大学的Juan Santiago集团几年前发现了产生盐浓缩的冲击波的潜在现象。但是，发现用微流体装置和没有流动的水的实验，没有用来从水中去除盐的实验，该迷人在斯坦福大厅休假。

相比之下，新系统是一种连续的过程，使用流过廉价多孔介质的水，这应该相对容易地扩大脱盐或水净化。“这里的突破是[实用系统]的工程，”博泽兰人说。

一个可能的应用程序将在清洁由液压压裂或压裂产生的大量废水。这种受污染的水往往是咸的，有时含有痕量的毒性离子，因此找到了一种实用且廉价的清洁方式，这将是非常理想的。该系统不仅除去了盐，还包括各种各样的污染物 - 并且由于电流通过，也可能对流灭菌。“电场很高，所以我们可能能够杀死细菌，”Schlumberger说。

该研究产生了行动过程的实验室示范和理论分析，解释了为什么该过程工作的博泽兰人说。下一步是设计一个可以通过实际测试进行的缩放系统。

最初至少，这种过程与大规模海水淡化的反渗透等方法不竞争。Schlumpberger说，它可以在清理污染的水中找到其他用途。

与其他一些脱盐方法不同，他补充说，这一点需要很少的基础设施，因此对于在远程位置使用的便携式系统可能有用，或者在风暴或地震中扰乱水供应的紧急情况。

Maarten Biesheuvel是荷兰水技术研究所的主要科学家，他没有参与这项研究，该工作表明该工作“对水海水淡化领域具有非常高的意义。它为海水开辟了一系列新的水海水淡化可能性，都是海水和咸水水资源，如地下水。“

BIESHEVEL补充说，这支球队“显示了一个根本新的设计，其中在不同区域之间和相同的沟道离子之间。… 我希望这个发现将成为学术领域的一个大“击中”。… 有趣的是，可以在没有过度问题的情况下实现从单个细胞到数千个细胞的堆叠到数千个细胞的堆叠中，有趣。“

该研究得到了麻省理工学院能源倡议，Weatherford International，美国 - 以色列融合科学基金会，以及Sutd-Mit毕业研究生计划。

出版物：Sven Schlumpberger等，“通过休克电汇，”通过休克电渗变，“环境科学和技术信件，2015; DOI：10.1021 / acs.estlett.5b00303.