Главная / Статьи / Графен и его применение в фильтрах и опреснительных установках для воды

Графен и его применение в фильтрах и опреснительных установках для воды

Размещено

В засушливых регионах, где даже подземные воды — соленые, бурение скважин и добыча воды из них являются лишь начальным этапом по обеспечению водой населения. Второй шаг — опреснение воды, и этот этап энергозатратный и дорогостоящий. Строительство и дальнейшая эксплуатация опреснительных установок превращают воду в продукт, стоимость которого несопоставима с реальной ценой единицы объема водных ресурсов. Ученые всего мира ищут недорогой и эффективный способ превращения соленой воды в пресную.

Опреснительная установка нового поколения

Одну из методик предложили ученые Поднебесной. Китайские исследователи провели эксперимент с графеном, создав на основе его окиси опреснитель для морской воды, функционирующий благодаря энергии солнечных лучей. За счет применения оксида графена ученые планируют до минимума снизить теплопотери при работе установки и наиболее эффективно использовать энергию солнца, обеспечив ее максимальное поглощение.

Графеновый опреснитель — это пластина из пеноплистирола, заменяющая собой теплоизолятор. На изолятор, обернутый целлюлозной пленкой, помещается слой окиси графена, выполняющей функции поглотителя солнечной энергии. Благодаря капиллярным свойствам, вода по целлюлозе поднимается к нагревающейся графеновой пластинке, где и происходит испарение, а изолятор, отделяющий основной объем воды, не дает абсорберу энергии быстро остывать. Пористая структура оксида графена не препятствует выходу пара к конденсатору.

Таким образом, достигается эффективное опреснение воды в отсутствие затрат на нагрев испарительного элемента, а КПД опреснителя достигает 80 %. Опреснение морской или соленой подземной воды только за счет энергии солнца позволило бы реализовать проект недорогого обеспечения пресной водой регионов, испытывающих ее нехватку.

Графен в качестве фильтра для воды

Ранее американские ученые нашли другое применение графену: из этого наноматериала изготавливают мембраны фильтров для воды. Инновационные технологии позволили создать графеновую пластину в виде решета с отверстиями разного диаметра, размер которых позволяет отсеивать такие загрязнители воды, как органические молекулы и даже ионы солей металлов.

Прочность графеновой решетки дает возможность не только сделать картридж тоньше, но и увеличить его пропускную способность с одновременным снижением давления воды. Известно, что традиционные мембранные фильтры обратного осмоса включают картриджи из толстого слоя мембран, что требует высокого давления воды, чтобы протолкнуть ее молекулы сквозь мембрану.

О серийном производстве фильтров с мембранами из графена говорить преждевременно, так как пока нет технологии, позволяющей недорого производить листы графена большого размера. Но использовать опытные образцы в работе научных лабораторий, химических или биологических, можно уже сейчас.

Цифры и факты

Для опреснительных установок, работающих по принципу обратного осмоса, давление воды должно быть в пределах 70 атмосфер. За счет снижения давления воды и толщины графенового картриджа, проницаемость мембраны можно увеличить в 50 раз по сравнению с фильтрами обратного осмоса.

"Графен и его применение в фильтрах и опреснительных установках для воды", БК "ПОИСК", рассказать друзьям: Декабрь 25th, 2016
Наверх