Китайские инженеры создали автономную установку для опреснения воды

Для солнечного опреснения воды разработан материал, который не теряет эффективность в соленой среде. Он отталкивает соль и биопленки, позволяя установкам работать неделями без очистки.

Энергоэффективное солнечное опреснение воды обеспечивается материалом, который облегчает испарение и одновременно блокирует проникновение соли

Источник: Журнальный центр Шанхайского университета Цзяотун

Ученые из Хэбэйского технологического университета и университета Цинхуа представили материал, который решает ключевую проблему солнечного опреснения воды. Их работа, опубликованная в научном журнале Nano-Micro Letters, описывает гидрогель, способный долго и стабильно работать в морской воде без очистки и падения производительности.

Солнечное опреснение на границе фаз устроено просто — морская вода испаряется прямо с поверхности материала под действием солнечного света. Но на практике такие системы быстро выходят из строя. Соль кристаллизуется, поверхность зарастает органикой и микроорганизмами, и поток воды резко падает.

Уличные испытания подтвердили стабильный выход пресной воды в течение двух месяцев подряд

Источник: https://commons.wikimedia.org/

В основе нового гидрогеля — идея, подсмотренная у морских рыб, которые не теряют воду в соленой среде. Материал удерживает вокруг своих молекул плотный слой воды — до 15 граммов на каждый грамм геля. Этот слой действует как фильтр — он отталкивает ионы соли, белки, бактерии и водоросли, но свободно пропускает воду. В результате испарение идет устойчиво со скоростью 2,35 кг на квадратный метр в час при стандартном солнечном освещении.

Испытания показали, что после 100 часов работы в концентрированном солевом растворе на поверхности не появляется соляная корка. Для сравнения, коммерческие материалы в тех же условиях теряют более 20% потока. Поверхность геля почти не покрывается биопленками и эффективно противостоит бактериям и водорослям. Молекулярное моделирование объясняет этот эффект: связи между гелем и водой значительно прочнее, чем между молекулами воды, поэтому соли сложнее проникнуть внутрь, а испарению — легче идти.

В полевых условиях трехступенчатый дистиллятор, работавший на воде из Бохайского моря, выдавал 25,6 кг пресной воды на квадратный метр в сутки в течение 60 дней без промывки и обслуживания. Материал сохранял форму, прочность и эффективность. Его можно производить в водной среде при невысоких температурах и масштабировать для промышленного применения.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что российские ученые создали компьютерную программу для опреснения воды за счет солнечных батарей.