Ciência dos Materiais: célula eletroquímica remove os íons de sódio e cloreto da água
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Departamento: Ciência e Tecnologia
Palavras-chave: dessalinização , purificação de água , água potável , remoção de sal , eletroquímica , nanorods de óxido de manganês
Palavras-chave: dessalinização , purificação de água , água potável , remoção de sal , eletroquímica , nanorods de óxido de manganês
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Sem sal
Em uma bateria de dessalinização (no alto, à esquerda), sódio e cloreto de água do mar das íons (laranja e círculos azuis) se movem em um par de eletrodos (verde e barras cinza). A célula eletroquímica, em seguida, descarrega água dessalinizada (Passo 2) antes de fluxo ejetar desperdício de água salgada concentrada (Passo 4).
Crédito: Nano Lett.
Pela primeira vez, os investigadores conceberam uma célula electroquímica que pode dessalinizar a água do mar ( Nano Lett. , DOI: 10.1021/nl203889e ). Eles pensam que o seu custo e eficiência, eventualmente, poderia melhorar as técnicas padrão da água do mar de purificação.
A demanda mundial de água doce está subindo rapidamente com o aumento da população. Muitos dos actuais plantas de dessalinização usar osmose inversa ou evaporação, ambos os quais requerem quantidades enormes de energia para fornecer aquecedores ou bombas de alta pressão. Para encontrar mais barato, em temperatura ambiente, soluções de eficiência energética, muitos pesquisadores estão olhando para os nanomateriais e eletroquímica.
O novo sistema usa ambos. Ela primeiro desenha os íons da água do mar em um par de eletrodos. Como os investigadores passar corrente através dos eléctrodos, as reacções electroquímicas conduzir iões cloreto em um eléctrodo de prata e os iões de sódio a um eléctrodo feito de nanorods óxido de manganês. Em seguida, os investigadores remover a água dessalinizada e libertar os iões na armadilha de um fluxo separado da água do mar de resíduos por inversão do sentido da corrente eléctrica. Apesar das experiências-piloto não foram automatizados, os pesquisadores dizem que uma bomba poderia automatizar o processo.
O sistema de dessalinização é um subproduto de uma Universidade Stanford projeto para criar novas fontes de energia limpa.No ano passado, Fabio La Mantia , agora da Universidade Ruhr, em Bochum , na Alemanha, Yi Cui , da Universidade de Stanford , e colegas mostraram que poderiam gerar energia elétrica que flui por correntes de água com salinidade variável por meio de uma célula eletroquímica ( Nano Lett. , DOI : 10.1021/nl200500s ). "A bateria de dessalinização é essencialmente o mesmo dispositivo, mas em sentido inverso", explica La Mantia, que trabalhou novamente com Cui e outros pesquisadores, no estudo novo.
A água dessalinizada que vem da bateria ainda contém muito sal para beber, La Mantia diz: "Nós removemos até 50% do sal original, mas precisamos chegar a 98%."
Fazendo vários ciclos de remoção de iões com a bateria ainda mais dessalinizar a água, mas aqueles energia custo extra ciclos, de modo La Mantia espera para melhorar a eficiência suficiente para que a bateria pode remover o sal numa única passagem.
John H. Lienhard , do Massachusetts Institute of Technology , aplaude o trabalho, mas adverte: "Não há ainda algum caminho a percorrer antes que esta técnica pode ser implantada para os processos de larga escala da água do mar." Ele diz que os pesquisadores precisam encontrar maneiras para remover sulfatos da água do mar, baixar o custo dos eletrodos, e proteger o sistema de depósitos de biofilme e de escala que poderia prejudicar o dispositivo.
