Dab tsi yog Txoj Kev Txhim Kho Tseeb Ntawm Seawater Desalination?

Ib qho kev hloov pauv tsis ntev los no los txo tus nqi ntawm cov dej tsis qab ntsev yog kev siv cov dej hiav txwv rov qab osmosis (SWRO), uas tuaj yeem ua rau kom rov qab tag nrho tus nqi desalination los ntawm tus qauv 40-50% mus rau 55-60%.

Raws li kev ntsuam xyuas tsis ntev los no ntawm cov txheej txheem rov qab los, lub zog siv ntawm SWRO systems yog 2.1 kWh / m³2.9 kWh/m³ntawm seawater salinity ntawm 35, 000 mg / L thiab 43, 000 mg / L, feem.

Qhov kev siv hluav taws xob no yog piv rau cov txheej txheem SWRO ib txwm siv uas siv cov khoom sib hloov siab kom rov qab tau cov dej hiav txwv, tab sis qhov sib txawv tseem ceeb yog qhov kev rov ua kom ruaj khov ntawm cov txheej txheem rov qab yog 10-20% siab dua.

Kev tsim cov nroj tsuag dej kom tsawg thiab pretreatment systems kom rov zoo dua tuaj yeem txuag tau cov peev txheej tseem ceeb thiab cov nqi tsim dej rau cov nroj tsuag dej tshiab, thiab tuaj yeem ua rau cov dej tshiab tsim muaj peev xwm ntawm cov nroj tsuag dej uas twb muaj lawm nrog cov peev nyiaj tsawg.
 

Qhov kev hloov tshiab tshaj plaws hauv kev tshawb nrhiav kom txo qis kev siv hluav taws xob desalination thiab cov nqi tsim cov dej tshiab yog tsim cov nanostructured (NST) thim rov qab osmosis membranes uas muaj dej ntau dua li cov khoom siv niaj hnub no.

NST daim nyias nyias yog qhov tseem ceeb RO daim nyias nyias uas muaj cov kab sib txuas nano-qhov loj me (cov raj / cov khoom) randomly embedded nyob rau hauv lub polymer matrix ntawm daim nyias nyias, los yog lawv tuaj yeem ua tag nrho ntawm pawg nano-sized channels (nanotubes).

NST membrane tshuab tau tsim sai heev nyob rau hauv 10 xyoo dhau los, thiab tsis ntev los no tsim NST daim nyias nyias xws li inorganic nanoparticles nyob rau hauv cov pa membranes los yog ua los ntawm cov txheej txheem porous membranes uas muaj densely packed nanotube arrays.

Cov NST daim nyias nyias no tau tshaj tawm tias muaj qhov tshwj xeeb permeabilities ntau dua li cov pa RO daim nyias nyias ntawm yuav luag tib lub siab tsis kam lees.

Tsis tas li ntawd, NST daim nyias nyias muaj qhov sib piv lossis qis qis dua li cov pa thiab RO daim nyias nyias ua haujlwm raws li cov xwm txheej qub, thiab tuaj yeem tsim los txhim kho cov kev xaiv khaws cia ntawm cov ions tshwj xeeb.

Kev lag luam ncig yog tib txoj hauv kev rau kev loj hlob thoob ntiaj teb kev lag luam. Piv txwv li, siv cov qauv kev lag luam ncig, brine tsim los ntawm cov nroj tsuag desalination tuaj yeem siv los ua cov khoom muaj txiaj ntsig zoo, xws li calcium, magnesium thiab sodium chloride. Tsis tshua muaj ntiaj teb cov ntsiab lus - suav nrog lithium, strontium, thorium thiab rubidium - kuj tuaj yeem muab rho tawm los ntawm brine.

Tsis ntev los no, lub ntiaj teb tsis tshua muaj lub ntiaj teb lub ntiaj teb kev lag luam kev lag luam siab tau coj cov hlau tsis tshua muaj thiab cov khoom xa tuaj rau pem hauv ntej ntawm kev sib tham txog kev tsim kho kom ruaj khov thiab cov txheej txheem tshawb fawb. Cov hlau no yog siv los tsim cov khoom tseem ceeb ntawm ntau yam khoom, nrog rau cov dav hlau, tsheb, smartphones thiab biomedical devices.

Muaj kev lees paub tias kev txhim kho thiab kev siv cov thev naus laus zis huv huv thiab cov khoom lag luam ruaj khov, cov txheej txheem thiab kev tsim khoom yuav xav tau ntau cov hlau tsis tshua muaj thiab cov khoom muaj txiaj ntsig, suav nrog cov pab pawg platinum hlau xws li lithium, tooj liab, cobalt, nyiaj thiab kub.

Cov txheej txheem thev naus laus zis tshiab tshaj plaws qhia tau tias magnesium yog hloov txhuas hauv kev lag luam tsheb, khoos phis tawj thiab xov tooj ntawm tes vim tias magnesium yog ntau dua 30% sib dua. Txawm hais tias muaj tsawg qhov chaw ntawm magnesium nyob rau hauv lub ntiaj teb no, seawater muaj ib tug loj npaum li cas ntawm magnesium, uas yuav rov qab tau los ntawm concentrating nws nyob rau hauv desalinated brine thiab ces muab rho tawm los ntawm kev xaiv adsorption.
Ob peb xyoos dhau los, kev lag luam desalination tau tsim ntau yam brine concentration thiab mineral extraction technologies los pab tsim cov khoom lag luam muaj txiaj ntsig los ntawm brine.

Kev rho tawm cov zaub mov los ntawm dej hiav txwv yog ib qho kev ua haujlwm zoo ib puag ncig ntau dua li kev khawb hauv av.

Seawater mining tsis xav tau dej tshiab rau kev ua haujlwm thiab tsis tsim cov dej paug ntau lossis cov khib nyiab uas yuav tsum tau muab pov tseg.

Tsis tas li ntawd, cov brine concentration technologies tshiab no tuaj yeem txo qis lossis tshem tawm tag nrho cov brine tawm mus rau hauv dej hiav txwv.

Raws li brine peev txheej thev naus laus zis tsim, cov nyiaj tau los ntawm kev lag luam rho tawm ntawm cov khoom muaj txiaj ntsig zoo (xws li magnesium, lithium, thiab ntshiab sodium chloride) los ntawm brine tuaj yeem cuam tshuam tus nqi ntawm kev tsim cov dej desalinated, yog li hloov cov dej desalinated los ntawm cov nqi pheej yig tshaj ntawm cov khoom siv. dej qab zib rau cov nqi qis tshaj ntawm cov dej tshiab.
Brine cov peev txheej rov qab los kuj tseem yog tus yuam sij rau kev daws lub zog kev ruaj ntseg ntawm kev desalination. Cov tiam tom ntej ntawm nuclear fais fab nroj tsuag yuav siv thorium thiab rubidium es tsis txhob uranium li nuclear roj.

Cov chaw tsim hluav taws xob me me nrog lub zog ntawm 10 thiab 50 megawatts tuaj yeem muab hluav taws xob rau cov nroj tsuag loj thiab nruab nrab desalination. Lub ntsiab kom zoo dua ntawm lub zog tshiab no yog qhov txaus kom txaus ntawm cov khoom siv raw tuaj yeem raug rho tawm ncaj qha los ntawm brine ntawm cov nroj tsuag desalination. Ntxiv rau qhov yooj yim muab rho tawm los ntawm brine, lwm qhov txiaj ntsig ntawm cov ntsiab lus tsis tshua muaj hauv ntiaj teb no yog tias lawv tsis tuaj yeem siv los ua riam phom nuclear, ua rau desalination brine cov khoom siv tshiab rau kev thaj yeeb siv lub zog atomic thiab nqa cov txiaj ntsig zoo dua rau noob neej.

Cov tshuaj siv los ntxuav cov brackish thiab seawater reverse osmosis membranes feem ntau yog tib cov tshuaj uas siv rau hauv cov tshuaj txhuam hniav, xab npum, thiab tshuaj ntxuav tes. Backwash thiab membrane ntxuav dej feem ntau yog kho kom tshem tawm cov khib nyiab lossis lwm yam kab mob ua ntej muab ntxiv rau cov desalinated concentrate rau paug. Lub xeev-of-the-art desalination txheej txheem siv nyob rau hauv niaj hnub desalination nroj tsuag siv tshuaj tsawg heev.

Tag nrho cov tshuaj ntxiv thaum lub sijhawm kev kho desalination ntau yam yog qib zaub mov, biodegradable, thiab tshwj xeeb tshuaj xyuas kom tsis muaj tshuaj lom rau cov dej hauv lub neej. Desalination cog tso tawm kuj tsis yog-tshuaj lom thiab tsis muaj teeb meem rau marine lub neej thiab yog tsim los kom degrade sai sai yam tsis muaj kev hloov mus tas li rau lub marine ecosystem.

Tsis ntev los no, desalination tau hloov mus rau cov tshuaj tsis muaj tshuaj lom neeg desalination thiab rov qab los ntawm cov zaub mov muaj txiaj ntsig thiab cov hlau tsis tshua muaj los ntawm kev mloog zoo, nrog rau desalination xav tias yuav dhau los ua ib qho ntawm cov khoom noj khoom haus zoo tshaj plaws thiab muaj txiaj ntsig zoo ntawm lub xyoo pua no.

Hauv tsib xyoos dhau los, ntau lub tebchaws uas muaj cov nroj tsuag desalination loj, xws li Australia, Spain, Saudi Arabia, thiab lwm qhov hauv Middle East, tau pib siv cov kev pabcuam ntsuab desalination los txo cov nqi thiab ntau yam tshuaj siv hauv desalination. txheej txheem ntau lawm. Cov phiaj xwm no yuav ua kom zoo dua qhov kev nce qib tshiab hauv kev siv tshuab desalination thiab kev tshawb fawb kom thiaj li hloov tau tag nrho cov chaw uas twb muaj lawm mus rau cov nroj tsuag tsis muaj tshuaj lom neeg desalination.

Desalination nroj tsuag muaj keeb kwm siv sodium hypochlorite los chlorinate cov dej nkag los tiv thaiv kev loj hlob ntawm cov kab mob hauv hiav txwv hauv cov kav dej thiab ntawm cov rov qab osmosis membranes.

Feem ntau cov neeg ua haujlwm desalination tau tso tseg qhov kev coj ua no ze li kaum xyoo dhau los thiab tam sim no tsuas yog siv chlorination ib zaug lossis ob zaug hauv ib hlis rau 6 mus rau 8 teev txhua zaus.

Tsis tas li ntawd, qee tus neeg saib xyuas cov nroj tsuag desalination tsis siv cov tshuaj tua kab mob ntawm cov dej hiav txwv uas tuaj vim lawv nyiam siv cov desalination cog pretreatment system los tswj biofouling es tsis yog tshuaj.

Ferric chloride thiab ferric sulfate yog tam sim no feem ntau siv coagulants rau seawater pretreatment. Yav dhau los, cov tshuaj no tau ntxiv ntawm tus nqi tas mus li thiab hauv cov nqi kuj siab.

Kev lag luam desalination tau txais kev saib xyuas tsis siv neeg cov ntsiab lus hauv cov dej hiav txwv thiab tau hloov kho cov coagulant ntau npaum li cas rau qhov tseeb tshem tawm cov ntsiab lus hauv dej.

Feem ntau cov nroj tsuag nyob ib ncig ntawm lub ntiaj teb no tau txais qhov kev khiav hauj lwm lub tswv yim nyob rau hauv lub dhau los 10 xyoo, txo cov kev siv ntawm coagulants kom tsawg tshaj li ib nrab ntawm qhov nws siv los ua.

Txog rau kaum xyoo dhau los, ntau cov nroj tsuag desalination siv cov kua qaub thiab flocculants los ua kom zoo rau kev kho dej chemistry.

Niaj hnub no, feem ntau cov nroj tsuag desalination siab heev thiab cov kws paub txog engineers tsis siv acids thiab flocculants rau pretreatment, tab sis cia siab rau optimized pretreatment systems thiab kev khiav hauj lwm los tswj cov dej kho chemistry.

Txog rau thaum 2010, cov tshuaj tua kab mob thiab sodium hydroxide feem ntau tau siv nyob rau hauv ntau cov nroj tsuag desalination, feem ntau yog los tiv thaiv scaling los ntawm kev tshem tawm ntawm boron los ntawm cov dej desalinated. Xyoo 2011, Lub Koom Haum Saib Xyuas Kev Noj Qab Haus Huv Ntiaj Teb tau nce cov lus qhia txwv rau boron hauv cov dej haus los ntawm 0.5 mg / L mus rau 2.4 mg / L, thiab txij li ntawd los, cov nroj tsuag desalination feem ntau tau tso tseg tsis ntxiv sodium hydroxide thiab tshuaj tua kab mob.

Cov kauj ruam tom ntej ntawm kev siv cov thev naus laus zis tshiab uas tsis muaj tshuaj lom neeg thiab ua raws li lub zog tauj dua tshiab yog tom qab kho cov dej desalinated siv calcium uas tau muab rho tawm los ntawm brine, tsis yog siv cov khoom lag luam muaj calcium xws li txiv qaub.

Sib cais ntsev los ntawm dej hiav txwv yuav tsum muaj ntau lub zog los kov yeej qhov tshwm sim osmotic siab ntawm qhov rov qab osmosis membrane. Txawm hais tias cov pa roj carbon hneev taw ntawm kev tsim cov dej haus los ntawm cov dej desalinated yog siab dua qhov tsim cov dej haus los ntawm cov dej ntshiab, nws yog qis dua lwm cov tib neeg cov dej num uas txhim kho lub neej zoo, xws li cov khoom noj hauv tub yees, cua sov da dej, tsav tsheb ntiag tug lossis ya. hauv ib lub dav hlau.

Tam sim no, feem ntau cov nroj tsuag desalination siv fossil fuels los tsim hluav taws xob. Txawm li cas los xij, ob peb lub zog cua tsis ntev los no hauv tebchaws Australia tau ua tiav ntawm SWRO desalination cov nroj tsuag, uas tsim hluav taws xob ntau npaum li cov nroj tsuag desalination siv. Ntau lub tebchaws Middle Eastern thiab North African tau pib ua haujlwm los tsim cov khoom lag luam muaj zog ntawm cov chaw tsim hluav taws xob tauj dua tshiab los muab hluav taws xob rau desalination.

Thaum tshawb nrhiav lwm txoj kev siv hluav taws xob txuas ntxiv, lub chaw tshawb fawb thoob ntiaj teb hauv Tebchaws Meskas, Saudi Arabia thiab Europe tab tom tsim lub cim tshiab ntawm cov khoom siv hluav taws xob rov qab, cov twj tso kua mis siab thiab daim nyias nyias uas lub hom phiaj txo qis tag nrho lub zog ntawm desalination kom tsawg dua 2.45. kWh/m³thiab lub zog thov ntawm thim rov qab osmosis desalination kom tsawg dua 1.8 kWh / m³. Cov kev nce qib no yuav txo tau tag nrho cov kev siv hluav taws xob thiab cov pa roj carbon hneev taw ntawm cov nroj tsuag desalination ntau dua 30%.

Txij li thaum cov kev taw qhia ntawm thawj lub siab exchanger nyob rau hauv 2001, no disruptive technology tau nce desalination zog rov qab efficiency ntawm 75% mus rau 96%. Txawm li cas los xij, tseem muaj lub sijhawm los ua kom lub zog rov qab mus rau qhov theoretical siab tshaj plaws ntawm 99%.