Очистка воды от солей: Технологии очистки воды от солей жесткости

Как очистить воду от соли

Количество солей — солесодержание — входит в число основных показателей, определяющих качество воды, применяемой для приготовления еды, питья, полива, технических нужд. Соли состоят из металлов, гидроксилов, кислотных остатков. В небольшом количестве их присутствие — минерализация воды — улучшает её вкусовой и химический состав. В избыточном сильно ухудшает, приносит большой вред здоровью человека и природе — почвам, водоемам, флоре, фауне. В водном растворе должны присутствовать соли в количестве, предписанном стандартами. Процесс очистка воды с солью до нормально допустимого состояния называется обессоливанием (деминерализацией).

Какие соли в воде нужно очистить

К солям относятся соединения металлов с разными химическими веществами. В зависимости от состава они делятся на несколько групп.

Соли могут быть простыми, двойными, смешанными, кристаллогидратными. От их состава зависит степень очистки, способы деминерализация, выбор оборудования для очистки воды от солей.

Вся вода на планете имеет различный солевой состав. Особенно много соединений в артезианской добыче. Чем глубже залегают водоносные слои, тем они более соленасыщены — присутствие примесей колеблется в диапазоне 1000–10 000 мг/л. Среди них почти всегда есть сульфаты, хлориды, сульфиды, фосфаты, карбонаты. Поэтому перед употреблением необходимо очистить воду от солей.

Что будет, если много соли в воде

Что будет, если не удалить соли из воды и использовать жидкость с различными солями?

Избыточное солесодержание в водных растворах ощутимо сказывается на людском здоровье, работоспособности, на безремонтном и общем сроке службы оборудования, инженерных гидротехнических сетей. Именно поэтому разработаны установки для очистки воды от солей.

Как вода с повышенным содержанием солей влияет на организм

Кратковременное употребление напитков с высоким содержанием солей в воде безопасно, но может вызвать дискомфорт — рези и боль в желудке, упадок сил. Так организм старается вывести избытки кальция, калия, магния. Если много соли в воде, то все органы начинают работать в повышенном режиме — возрастает нагрузка на сердце, почки, печень, нужно задуматься над тем, как удалить соли из воды.

В умеренных дозах сульфаты и хлориды улучшают вкусовые оттенки. В избыточных ухудшают, придавая напитку солоноватый вкус с неприятной горчинкой. При наличии сульфатов свыше 250 мг/л ощущается неприятный лекарственный привкус, возможно расстройство кишечника. Большое количество натрия опасно для людей с гипертонией, может спровоцировать криз. Умеренное количество кальция сказывается благотворно. Он укрепляет зубы и кости. При переизбытке возрастает жесткость воды. Кальциты откладываются внутри кровеносных сосудов, уменьшают протоки, нарушают обмен веществ. Соединяясь, они образуют камни, увеличивают риски тромбообразования. Система очистки воды от солей для дома, купленная на нашем сайте, заметно улучшит здоровье.

Как вода с высоким содержанием соли воздействует на оборудование

Повышенное содержание солей в воде вредно сказывается на работе техники, вызывает коррозию деталей. Лопаются водяные трубы, в котельных взрываются котлы. Быстро ломаются бытовые приборы — водонагреватели, стирально-моечные машины, чайники.

Взвеси выпадают в осадок, накапливаются на внутренней поверхности гидрооборудования, что приводит к сбоям и неисправностям. Даже незначительные отложения накипи слоем 1,5 мм ухудшают теплопроводность отопительных систем на 15 %. Возрастают энергетические затраты.

Постоянно накапливающиеся примеси ухудшают качество воды, текущей из крана. Многокилометровые трубопроводы сложно очищать. Водораспределительным предприятиям лучше заблаговременно позаботиться о том, чем очистить воду от солей перед подачей жидкости в инженерные коммуникации.

Нормы солености воды

Показатели присутствия солевых соединений предопределяются стандартами. Основным документом для питьевой воды, подающейся из систем водоснабжения, служит СанПиН 2.1.4.1074-01, для бутилированной СанПиН 2.1.4.1116-02, для водицы из природных источников СанПиН 2.1.4.1175-02. В ГН 2.1.5.689-98 приведены предельно-допустимые концентрации (ПДК) отдельных веществ. Если реальные показатели превышают ПДК, нужно убрать соли из воды.

Для хозяйственной и технической воды нормы указываются в ГОСТ, ТУ, проектной документации, в инструкциях к оборудованию и отдельно к комплектующим гидросистем. Сравнение результатов анализа с нормативными показателями поможет предприятиям понять: требуется ли удаление соли из воды.

Показатели солености и минерализации:

Соленость	Минерализованность
Ультрапресная — менее 100 мг/л	Пресная — до 1 г/л
Пресная — до 1000 мг/л	Слабоминерализованная — 1-2 г/л
Слабопресная — 1001-3000 мг/л	Малой минерализации — 2-5 г/л
Соленая — 3001-10000 мг/л	Среднеминерализованная — 5-15 г/л
Сильносоленая — 10001-50000 мг/л	С высокой минерализацией — 15-30 г/л
Рассол — 50000-300000 мг/л	Рассольные минводы — 35-150 г/л
Ультрарассол — выше 300000 мг/л	Крепкорассольные — более 150 г/л

Наиболее полезна для организма пресная, слабоминерализованная вода с солевой концентрацией 100 мг/л (100 ppm). Предел общей минерализации ПДК = 1000 мг/л, вкусной считается жидкость с солесодержанием 500–600 мг/литр. Предельно допустимое количество хлоридно-сульфатных соединений — 200–400, гидрокарбонатных — 250–500, фосфатных — 3,5 мг/л.

Строгие нормы солесодержания устанавливают в промышленности для рабочей технической жидкости. Для ТЭЦ и ТЭС численность солей не должна превышать 30–100 мкг-экв/кг. Даже морскую воду можно очистить от растворенных в ней солей с помощью фильтрования и затем использовать для любых целей.

Вода с высоким содержанием соли — как определить количество солей в воде

Присутствие солевых примесей ощущается органолептически:

• Вкус солоноватый, с неприятной кислотной горчинкой или горько-соленый.
• Запах с резковатым характерным оттенком.
• Сероватый или белёсый налет на посуде.
• Длительная варка овощей, жесткость вареного мяса.
• Стянутость кожи, покалывание после мытья.
• Сухость, ломкость волос.
• В жесткой воде слабее проявляются пенящие свойства моющих средств, возрастает их расход.

Точное количество солевых примесей можно определить, заказав химический анализ в лаборатории. Там вычислят общую минерализацию, численность отдельных веществ, сухой остаток. На основе полученных расчетов легко выбрать промышленные и бытовые установки по очистке воды от солей.

Значения ПДК для некоторых элементов в мг/л:

• натрий — 200;
• кальций — 100;
• магний — 50;
• калий — 12;
• медь — 1,0;
• железо — 0,3.

Можно самостоятельно выполнить измерения с помощью специальных переносных приборов — солемеров. Анализатор TDS-метр меряет общее количество веществ в водном растворе (численность солесодержащих частиц на 1 миллион частичек воды: 1 ppm = 1 мг/л) и выдает показатель минерализации, зависящий от суммарной концентрации ионов (положительных катионов, отрицательных анионов).

Солесодержание зависит от температуры. При нагреве воды отложения на дне и стенках посуды намного интенсивнее, чем в сосудах с холодной водой. При разной температуре измерения будут отличаться. При выборе установок для очистки воды с солью ориентируются на усредненные годовые показатели. Чтобы их получить, нужно сдавать пробы на анализ каждый сезон.

Как очистить воду от соли

Как можно удалить соль из воды — очистку производят разными способами. Бытовую воду, текущую из крана, можно отстаивать, дистиллировать, заморозить/разморозить, профильтровать или прокипятить. Эти способы подходят для обработки небольшого количества водных растворов.

Жидкость, добытую из природных открытых или глубинных подземных источников, обрабатывают более тщательно сложными промышленными способами, среди которых применяются:

1. Механическая очистка от примесей, присутствующих в виде крупных частиц величиной от 5 мкм.
2. Очистка с помощью разнообразных осадочных фильтров, которые улавливают мелкие частицы.
3. Использование химических реагентов — смол, извести, сульфаугля.
4. Электродеионизация с помощью ионообменного материала.
5. Обратный осмос — особо эффективный мембранный вариант обессоливания.

При выборе способы очистки воды от солей, при подборе оборудования учитываются: производственные задачи, назначение жидкости, мощность подачи потока, давление, прочие факторы.

Обратный осмос — основной метод очистки воды от солей

При обратносмотическом процессе водный раствор пропускается через микроскопические капилляры мембраны. Через них молекулы воды проникают беспрепятственно, но задерживаются все остальные микрочастицы. Можно ли очистить воду от соли на 99,9 % — установки, которые продаются на сайте компании Diasel, очень глубоко производят удаление всех солей и примесей. Показатель качества очистки воды от солей и металлов близок к 100 %.

Компактная линия, с помощью которой легко убрать соли воды, выполняет сразу несколько функций. Помимо солей она удаляет другие вредоносные примеси, производя комплексную очистку от нежелательных химических веществ. Процесс не образует отложений, которые могут засорить систему или проскользнуть в очищенный раствор. Жидкость становится прозрачной, мягкой, пригодной для разных нужд — для мытья, еды и питья, для подачи в бытовую технику и промышленные системы.

На сайте компании «Диасел» можно купить разные обратноосмотические системы очистки воды от солей:

1. Установки обратного осмоса для различных промышленных предприятий.
2. Двухступенчатые установки различной производительностью от 50 литров до 20 м
   3/час используют в медицине, в энергетике, радиоэлектронике, металлургии.
3. Установки на весь дом востребованы в частном домостроении. Их приобретают владельцы загородных особняков, дачных коттеджей, подводящие воду из автономных источников.
4. Бытовые системы обратного осмоса пользуются спросом даже у владельцев небольших предприятий общественного питания. В доме компактное устройство размещается под кухонной раковиной и обеспечивает жильцов полезной деминерализованной водицей.

Установки, производящие удаление солей воды, извлекают до 98-99 % примесей, качественно улучшая вкус воды.

Польза обратноосмотических установок обессоливания

Вода, подвергнутая очистке, при нагревании не образует накипь. Надолго продлевается срок службы промышленной техники, бытовых приборов, всех систем жизнеобеспечения — отопительных, водопроводных, канализационных. Очищенные водные растворы можно безопасно использовать на производстве, в гидротехнических сооружениях, в котельных станциях.

Затраты на приобретение установки обратного осмоса быстро окупятся, принесут пользу. Избавят от протечек, поломок гидрооборудования, проблем со здоровьем.

Купить обратный осмос, способный очистить воду от растворенных солей, от взвешенных примесей и коллоидных частиц, удобно в Diasel Engineering. Инженеры компании подберут комплекс, соответствующий задачам частных клиентов, общественных организаций, промышленных производств. Выполнят установку, запуск, тестирование. Дадут исчерпывающую консультацию по использованию оборудования. Обеспечат гарантийное и текущее обслуживание.

Очистка воды от солей жесткости

Жесткая вода: что это такое?

Состав воды, которую называют жесткой, содержит в себе повышенную концентрацию магниевых и кальциевых солей, т.е. солей жесткости. После стирки вещей в такой жидкости, они становятся жесткими, отсюда она получила название «жесткая». Суть в том, что указанные соли, вступая в реакцию с жирными кислотами из состава химических чистящих средств, въедаются в тканевую структуру, уплотняя ее. Если в воде содержится мало солей жесткости, то она считается мягкой.

Чем вредна вода повышенной жесткости?

– Одной из самых распространенных причин развития мочекаменного заболевания считается систематическое потребление жесткой воды.

– Жесткая вода – основная причина образования накипи на ТЭНах посудомоечных и стиральных машин, нагревателей и котлов. Другое название такого налета – известь. Появление накипи неизменно способствует повышению затрат на оплату электрической энергии, потому что КПД оборудования резко сокращается. Кроме того, даже самый дорогой электрочайник, в котором образовалась накипь, может сломаться в результате перегрева.

– Умывание водой, в составе которое содержится большое количество солей магния и кальция, отрицательно сказывается на состоянии волос и кожных покровов. Одежда, постиранная в ней, становится очень грубой и может вызвать возникновение многочисленных дерматологических проблем.

– Вода, жесткость которой повышена, повышает расход чистящих средств. Следовательно, увеличивается бюджет, нужный на их покупку.

Представленные причины обусловили то, что очистка воды от магниевых и кальциевых солей стала крайне актуальным и одним из приоритетных направлений водоочистки, причем как для бытовых, так и для технических нужно. Снижение жесткости воды принято называть ее умягчением.

В положениях СанПин 2. 1.4.1074-01 «Питьевая вода» указано, что для потребления человеком показатель жесткости не должен превышать 7 мг-экв/л. Соли жесткости начинают активно выпадать в осадок при ее нагреве лишь с 2 мг-экв/л.

Виды жесткости

Существуют 2 разновидности жесткости:

1. Некарбонатная. Эта жесткость появляется из-за наличия сульфатов, хлоридов и нитритов кальция и магния, которые не выделяются в процессе нагревания жидкости. Данная жесткость считается также постоянной.
2. Карбонатная. Ее появление связано с наличием магниевых и кальциевых карбонатов. В процессе нагрева жидкости карбонаты оседают, и общей уровень жесткости снижается. Именно по этой причине данную разновидность жесткостью часто называют непостоянной, то есть временной.

Способы снижения жесткости

Обратный осмос

Эта методика подразумевает практически полное удаление (до 99%) примесей, которые находятся в воде. Жидкость пропускается через специальную мембрану (тонкопленочную), задерживающую примеси. Обратный осмос – самый качественный способ очистки, но цена на оборудование с производительностью 250 л/час составляет более 2000 американских долларов. Более того, для такой обработки требуется резервуар, объемом от 500 до 1000 литров, в котором будет собираться фильтрат. Дополнительно потребуется и насос 2-го подъема, подающий воду из резервуара. Учитывая дороговизну технологии, в целях устранения солей жесткости она используется очень редко, к примеру, когда вода нуждается в одновременной очистке от хлоридов.

Ионный обмен

Эта технология базируется на обмене магниевых и кальциевых ионов, которые находятся в воде, на натриевые ионы, присутствующие в смоле. Вода пропускается через фильтр-умягчитель, в котором находится смола. Такая методика умягчения применима для получения воды, пригодной для питья. Ионообменная смола постепенно насыщается солями кальция и магния и для восстановления фильтрующих свойств наполнитель подвергается регенерации. Эта процедура осуществляется посредством промывки соляным раствором.

Получение воды для питьевых нужд

Чтобы получить воду, которую можно использовать для пищевых нужд применяются фильтры бытового осмоса. Чаще всего такая установка монтируется прямо под кухонной мойкой с выводом очищенной воды через отдельный кран. В сравнении с классическими смоляными фильтрами, мембрана такого оборудования служит гораздо дольше – до 24 месяцев. Благодаря этому очистка получается более экономичной. Самое главное – своевременно заменять картриджи предварительной очистки.Технология обратного осмоса очистит воду не только от солей жесткости, но и от других нежелательных включений. В результате вода становится безопасной для здоровья.

Новое устройство

очищает соленую воду в 1000 раз быстрее, чем стандартное промышленное оборудование 10 июня 2022 г.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science 12 мая 2022 г., обнаружило новый метод очистки воды, который в 2400 раз быстрее, чем даже экспериментальные опреснительные устройства на основе углеродных нанотрубок.

Будущее опреснения воды: использование тефлоновой мембраны для очистки воды

Нехватка воды становится все более серьезной проблемой во всем мире. По оценкам, только в Африке к 2025 году около 230 миллионов человек столкнутся с нехваткой воды, при этом до 460 миллионов человек будут жить в регионах с нехваткой воды.

Вода покрывает 70% Земли, поэтому легко предположить, что ее всегда будет много. Однако пресной воды очень мало. Одной из технологий, призванных помочь производить больше пресной воды, являются опреснительные установки. Опреснение воды — это процесс удаления соли из морской воды с целью получения пресной воды, которую можно подвергать дальнейшей обработке и безопасно использовать. Опреснительная установка превращает примерно половину получаемой воды в питьевую воду.

Хотя опреснение морской воды является хорошо зарекомендовавшим себя способом производства питьевой воды, оно требует больших затрат энергии. Исследователи впервые успешно отфильтровали соль из воды с помощью наноструктур на основе фтора. Эти фторсодержащие наноканалы более эффективны, чем традиционные технологии опреснения, потому что они работают быстрее, используют меньшее давление, являются более эффективным фильтром и потребляют меньше энергии.

Вы, наверное, видели, как легко влажные ингредиенты скользят по сковороде с антипригарным тефлоновым покрытием, если вы когда-либо ею пользовались. Фтор, легкий ингредиент, который по своей природе является водоотталкивающим или гидрофобным, является важнейшим компонентом тефлона. Тефлон также можно использовать для улучшения потока воды, прокладывая им трубы. Доцент Йошимицу Ито с факультета химии и биотехнологии Токийского университета, а также его коллеги были заинтригованы таким поведением. Таким образом, они были вдохновлены исследовать, как фторсодержащие трубопроводы или каналы могут работать в другом масштабе, наномасштабе

Наномасштаб относится к чрезвычайно маленькому масштабу длины, обычно порядка нанометров (нм), что составляет одну миллиардную часть метра. В этом масштабе материалы и системы демонстрируют уникальные свойства и поведение, которые отличаются от наблюдаемых в более крупных масштабах. Приставка «нано-» происходит от греческого слова «нанос». что означает «карлик»; или «очень маленький». Наномасштабные явления имеют отношение ко многим областям, включая материаловедение, химию, биологию и физику.

» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>nanoscale.

Снижение энергетических и, следовательно, финансовых затрат, а также улучшение простота опреснения воды может помочь сообществам во всем мире с плохим доступом к безопасной питьевой воде Кредит: 2022 Itoh и др.

«Нам было любопытно посмотреть, насколько эффективен фтористый наноканал для селективной фильтрации различных соединений, в частности, воды и соли. И, проведя несколько сложных компьютерных симуляций, мы решили, что стоит потратить время и усилия на создание рабочего образца, — сказал Ито. — В настоящее время существует два основных способа опреснения воды: термический, с использованием тепла для испарения морской воды. поэтому он конденсируется как чистая вода или с помощью обратного осмоса, который использует давление, чтобы протолкнуть воду через мембрану, которая блокирует соль. Оба метода требуют много энергии, но наши тесты показывают, что фторсодержащие наноканалы требуют мало энергии и имеют другие преимущества».

Исследователи разработали тестовые фильтрующие мембраны путем химического производства наноскопических колец фтора, которые были сложены и имплантированы в непроницаемый липидный слой, подобный органическим молекулам, обнаруженным в клеточных стенках. Они разработали несколько тестовых образцов с нанокольцами размером от 1 до 2 нанометров. Для сравнения, человеческий волос имеет ширину почти 100 000 нанометров. Ито и его коллеги оценили присутствие ионов хлора, одного из основных компонентов соли (другим является натрий), по обе стороны от испытательной мембраны, чтобы определить эффективность их мембран.

«Было очень интересно увидеть результаты своими глазами. Меньший из наших тестовых каналов полностью отбрасывал поступающие молекулы соли, и более крупные каналы также были лучше других методов опреснения и даже передовых фильтров из углеродных нанотрубок», — сказал Ито. «Настоящим сюрпризом для меня было то, насколько быстро произошел этот процесс. Наш образец работал примерно в несколько тысяч раз быстрее, чем типичные промышленные устройства, и примерно в 2400 раз быстрее, чем экспериментальные опреснительные устройства на основе углеродных нанотрубок».

Поскольку фтор электрически отрицателен, он отталкивает отрицательные ионы, такие как хлор, содержащийся в соли. Но дополнительным бонусом этого негатива является то, что он также разрушает то, что известно как кластеры воды, по существу слабо связанные группы молекул воды, так что они быстрее проходят через каналы. Мембраны для опреснения воды на основе фтора более эффективны, быстрее работают, требуют меньше энергии для работы и очень просты в использовании, так в чем подвох?

«В настоящее время способ, которым мы синтезируем наши материалы, сам по себе является относительно энергоемким; однако это то, что мы надеемся улучшить в предстоящих исследованиях. И, учитывая долговечность мембран и их низкие эксплуатационные расходы, общие затраты на энергию будут намного ниже, чем при использовании существующих методов», — сказал Ито. «Другие шаги, которые мы хотим предпринять, — это, конечно, расширение масштабов. Наши тестовые образцы представляли собой одиночные наноканалы, но с помощью других специалистов мы надеемся создать мембрану диаметром около 1 метра через несколько лет. Параллельно с этими производственными проблемами мы также изучаем, можно ли использовать аналогичные мембраны для сокращения выбросов углекислого газа или других нежелательных отходов, выбрасываемых промышленностью».

Ссылка: «Сверхбыстрое проникновение воды через наноканалы с густой внутренней поверхностью», авторы Йошимицу Ито, Шуо Чен, Рёта Хирахара, Такеши Конда, Цубаса Аоки, Такуми Уэда, Ичио Шимада, Джеймс Дж. Кэннон, Ченг Шао, Дзюнъитиро Шиоми, Казухито В. Табата, Хироюки Нодзи, Кохей Сато и Такудзо Аида, 12 мая 2022 г., Science.
DOI: 10.1126/science.abd0966

От морской воды к питьевой воде одним нажатием кнопки | MIT News

Исследователи Массачусетского технологического института разработали портативную опреснительную установку весом менее 10 кг, которая может удалять частицы и соли для получения питьевой воды.

Устройство размером с чемодан, для работы которого требуется меньше энергии, чем зарядное устройство для сотового телефона, также может приводиться в действие небольшой портативной солнечной панелью, которую можно приобрести в Интернете примерно за 50 долларов. Он автоматически производит питьевую воду, качество которой превышает стандарты Всемирной организации здравоохранения. Технология упакована в удобное для пользователя устройство, которое запускается нажатием одной кнопки.

В отличие от других портативных опреснителей, в которых вода должна проходить через фильтры, это устройство использует электроэнергию для удаления частиц из питьевой воды. Отсутствие необходимости в сменных фильтрах значительно снижает потребность в долгосрочном техническом обслуживании.

Это может позволить развертывание подразделения в отдаленных районах с крайне ограниченными ресурсами, таких как населенные пункты на небольших островах или на борту морских грузовых судов. Его также можно было бы использовать для помощи беженцам, спасающимся от стихийных бедствий, или солдатам, проводящим длительные военные операции.

«Это действительно кульминация 10-летнего путешествия, которое я и моя группа прошли. Мы годами работали над физикой, стоящей за отдельными процессами опреснения, но сложить все эти достижения в коробку, построить систему и продемонстрировать ее в океане — это был для меня действительно значимый и полезный опыт», — говорит старший автор Джонгюн Хан. профессор электротехники, информатики и биологической инженерии, член Исследовательской лаборатории электроники (НИЛ).

К Хану в статье присоединились первый автор Юнгё Юн, научный сотрудник RLE; Хюкджин Дж. Квон, бывший постдоктор; Сунгку Канг, постдокторант Северо-восточного университета; и Эрик Брэк из Командования развития боевых возможностей армии США (DEVCOM). Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Environmental Science and Technology.

Технология без фильтров

Имеющиеся в продаже портативные опреснители обычно требуют насосов высокого давления для подачи воды через фильтры, которые очень трудно миниатюризировать без ущерба для энергоэффективности устройства, объясняет Юн.

Вместо этого их подразделение использует технику, называемую ионно-концентрационной поляризацией (ICP), которая была впервые применена группой Хана более 10 лет назад. Вместо фильтрации воды в процессе ICP электрическое поле применяется к мембранам, расположенным над и под каналом для воды. Мембраны отталкивают положительно или отрицательно заряженные частицы, включая молекулы соли, бактерии и вирусы, когда они проходят мимо. Заряженные частицы направляются во второй поток воды, который в конечном итоге сбрасывается.

В процессе удаляются как растворенные, так и взвешенные твердые частицы, позволяя чистой воде проходить через канал. Поскольку для этого требуется только насос низкого давления, ICP потребляет меньше энергии, чем другие методы.

Но ICP не всегда удаляет все соли, плавающие в середине канала. Поэтому исследователи внедрили второй процесс, известный как электродиализ, для удаления оставшихся ионов соли.

Юн и Кан использовали машинное обучение, чтобы найти идеальное сочетание модулей ИКП и электродиализа. Оптимальная установка включает двухстадийный процесс ИСП, при котором вода проходит через шесть модулей на первой стадии, затем через три на второй стадии, после чего следует один процесс электродиализа. Это свело к минимуму потребление энергии, гарантируя, что процесс остается самоочищающимся.

«Несмотря на то, что некоторые заряженные частицы действительно могут быть захвачены ионообменной мембраной, если они застревают, мы просто меняем полярность электрического поля, и заряженные частицы можно легко удалить, — объясняет Юн.

Они уменьшили и уложили модули ИСП и электродиализа, чтобы повысить их энергоэффективность и позволить им поместиться внутри портативного устройства. Исследователи разработали устройство для неспециалистов, имея всего одну кнопку для запуска процесса автоматического опреснения и очистки. Как только уровень солености и количество частиц снизятся до определенных пороговых значений, устройство уведомит пользователя о том, что вода пригодна для питья.

Исследователи также создали приложение для смартфона, которое может управлять устройством по беспроводной сети и сообщать данные в режиме реального времени о потреблении энергии и солености воды.

Пляжные испытания

После проведения лабораторных экспериментов с использованием воды с разной степенью солености и мутности (облачности) устройство было протестировано в полевых условиях на бостонском пляже Карсон.

Юн и Квон поставили коробку у берега и бросили кормушку в воду. Примерно через полчаса устройство наполнило пластиковый стаканчик чистой питьевой водой.

«Он был успешным даже в первом запуске, который был довольно захватывающим и неожиданным. Но я думаю, что главная причина нашего успеха — это накопление всех этих небольших достижений, которые мы добились на этом пути», — говорит Хан.

Полученная вода соответствовала стандартам качества Всемирной организации здравоохранения, а установка уменьшила количество взвешенных веществ как минимум в 10 раз. Их прототип производит питьевую воду со скоростью 0,3 литра в час и потребляет всего 20 ватт-часов. за литр.

«Сейчас мы продвигаем наши исследования, чтобы увеличить производительность, — говорит Юн.

По словам Хана, одной из самых сложных задач при разработке портативной системы было создание интуитивно понятного устройства, которым мог бы пользоваться каждый.

Юн надеется сделать устройство более удобным для пользователя и повысить его энергоэффективность и производительность с помощью стартапа, который он планирует запустить для коммерциализации технологии.

В лаборатории Хан хочет применить уроки, которые он усвоил за последнее десятилетие, к проблемам качества воды, выходящим за рамки опреснения, например к быстрому обнаружению загрязняющих веществ в питьевой воде.

«Это определенно захватывающий проект, и я горжусь тем, чего мы достигли, но впереди еще много работы», — говорит он.

Например, в то время как «разработка портативных систем с использованием электромембранных процессов является оригинальным и захватывающим направлением автономного мелкомасштабного опреснения воды», последствия загрязнения, особенно если вода имеет высокую мутность, могут значительно увеличить объем технического обслуживания.