新的海水淡化方法提供低能量替代净化咸水

为有需要的人提供更安全的饮用水可能会更容易一些。根据宾夕法尼亚州立大学的研究人员的说法，一种新的海水淡化技术能够使用比以前的方法更少的能量从水中去除盐分。

“全球范围内，有新鲜的机会减少水，”布鲁斯·洛根，埃文皮尤教授在工程和斯坦和环境工程的植物KAPPE教授说。“由于盐或其他污染物的原因，使用的水越来越多，因此我们越来越需要依赖不太理想的水源。”

为了解决这个问题，Logan及其同事，环境工程助理教授Christopher Gorski和环境工程博士后学者Taeyoung Kim提出了一种称为电池电极去离子(BDI)的脱盐方法。BDI通过消除再生阶段和降低完成工艺所需的电压来改进标准电容去离子(CDI)技术。

标准的CDI技术通过分离水的离子来淡化水。典型的CDI电池由连接在流动通道相对侧的两个电极组成。电极捕获盐离子通过电流交换，当电流施加到电池时发生。然后通过交替施加的电流的方向在第二循环中释放盐离子来再生​​细胞。由于CDI不需要膜并且比其他常用方法具有更低的能量需求，因此它正成为从水中去除盐的竞争技术。CDI系统的问题在于，当使用通常施加的1.2伏特时，它们受到低盐吸附的限制。增加施加的电压确实改善了盐吸附，但它也增加了意外副反应的可能性，这会浪费能量并且可能产生永久性电极腐蚀。

在团队新开发的BDI系统中，定制的流通池使用两个通道。通道由隔膜隔开，两个相同的电池电极固定在每一端。

为了测试电池的有效性，该团队以指定的流速向每个通道供给咸溶液，同时向电池施加恒定的电流。根据膜堆的数量，使用几种电流密度。然后研究人员在电池电压达到-0.6伏或+0.6伏的高电压时逆转电池电压。

该团队发现BDI系统有效地将盐除去了与CDI一致的水平，同时仅使用0.6伏的施加电压。此外，所需的低电压和所用材料有助于防止不必要的副反应，实现更高的脱盐能力并消耗比传统CDI更少的能量。

由于该团队在两个渠道同时生产淡化和浓缩水，因此也避开了双循环方法，因此系统不再需要经历再生阶段。此外，他们发现在电极之间堆叠额外的膜可进一步降低能耗。

“其他人已经谈到从第二轮CDI循环中获取能量，但这真的很难做到，因此，这是不切实际的，”洛根说。“我们的系统通过交替施加电流的方向来切换捕获的流量，从而避免了第二次再生步骤。这使得它非常容易操作，并且使用的能量非常少。”

虽然目前的配置不适合淡化海水等极咸水，但结果表明BDI技术可以作为咸水或微咸水(如地下水)的低能量方法，或者用于淡化海水之前的淡化水。进入处理厂。

“没有任何东西固有地阻止其与海水一起使用，只是因为水变得更咸和更咸，我们必须应对其他问题，例如增加的能量消耗和膜污染，这可能会降低其相对于其他的效用方法，“洛根说。

研究人员现在计划着手扩大和提高系统的稳定性。

“这是一项创新技术，”洛根说。“这不是那里的东西并且已经商业化了。这种方法正处于将盐从水中取出的新方法的最前沿。”