MIT發(fā)明手提式非過濾淡化裝置

2023-05-23 10:12:19

摘要：

導言：麻省理工學院(MIT)研究人員研發(fā)出一種手提式海水淡化裝置，不需要任何過濾器和泵壓。水技術在線（Aquatech Online）審視了該裝置的工作原理和潛在應用。

10年海水淡化之旅

麻省理工學院(MIT)研究人員研發(fā)出一種手提式海水淡化裝置，不需要任何過濾器或泵壓。

該裝置重量不到10 kg，可放進行李箱，能去除海水中懸浮物和鹽分，借助手機充電器供電即可產生可以飲用的淡水。

電子研究實驗室(Research Laboratory of Electronics, RLE)成員、電氣工程/計算機科學與生物工程教授、資深研究者Jongyoon Han說:“這確實是我和我的團隊10年研究進程的頂峰”。

“我們在獨立海水淡化工藝背后開展了多年物理研究工作，但把所有研究成果都放在一個小盒子里而建立一個淡化裝置對我來說卻是一個真正有意義、有價值的經歷”。

與類似的其它手提式過濾淡化裝置相比，這種非過濾裝置使用電力去除海水中的懸浮物和鹽分。

這確實是我和我的小組10年研究進程的頂峰。

這種裝置無需更換過濾器，且不需要長期維護。

在此之前，麻省理工學院宣布，Bloom Alert公司憑借其沿海海水淡化分析平臺獲得了該大學的水創(chuàng)新獎。

無過濾器？無需泵壓？

該裝置不需要過濾器或泵壓，而是利用離子濃差極化(ICP)來淡化海水。

ICP工藝對放置在水流通道上、下方的薄膜施加電場。當帶正電或負電的粒子，包括鹽分子、細菌和病毒流過時，膜會將它們排斥在外。

最終，帶電粒子匯集到第二股水流中排出。去除溶解和懸浮固體后，通過水通道的就是干凈、可應用的水。

然而，研究團隊遇到了一個難題，他們發(fā)現ICP并不總是能清除漂浮在水通道中的所有鹽分。

研究人員試圖引入第二種方法來解決這個問題，即，電滲析，以去除剩余鹽分離子。

機器學習用于尋找ICP和電滲析的最佳組合。結果呢？兩階段ICP工藝，水在第一階段流經六個模塊，然后在第二階段流經三個模塊，接著是一個電滲析工藝。

這不僅減少了能源的消耗，而且還可確保該工藝保持自清潔。Junghyo Yoon說:“雖然一些帶電粒子確實可以在離子交換膜上被捕獲，但我們只要逆轉電場極性，帶電粒子就能很容易會被去除。”

該裝置可將懸浮固體數量至少減少10倍，以0.3 L/hr率生產可飲用淡水，每L淡水生產只需要消化20 W電力。

一旦這個工藝被設計出來，該團隊就能將ICP與電滲析模塊縮小并堆疊起來，以提高能源效率，并使之可容納在一個手提式設備內。

一種徹底改變游戲規(guī)則的工具

該裝置設計也考慮到了非專業(yè)人士使用，其特點就是只需一個按鈕就能啟動自動淡化和凈化裝置。

該團隊還開發(fā)了一個智能手機應用程序，可以無線控制該裝置，并報告電力消耗和出水鹽度實時數據。

MIT表示，這個手提箱大小的設備能自動生產超過世界衛(wèi)生組織（WHO）質量標準的飲用水。此外，該裝置可通過一塊價值50美元的太陽能電池板供電，該電池板能在網上購買。

這絕對是一個令人興奮的項目，我為我們迄今為止取得的進展感到自豪，但仍有許多工作要做。

該設備可部署在偏遠和資源嚴重受限的地區(qū)，如，小島嶼、社區(qū)或航海貨船上。它也可用于援助逃離自然災害的難民或執(zhí)行長期行動的軍隊。

這個設備仍在開發(fā)中，研究團隊希望進一步開發(fā)技術，使其更節(jié)能、更易用。“這絕對是一個令人興奮的項目，我為我們迄今為止取得的進展感到自豪，但仍有許多工作要做，”Han說。

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