新型脱盐设备利用Marangoni效应消除盐分有望工业化应用

新型脱盐装置利用Marangoni效应消除盐分

到2025年,约35%的世界人口(20亿人口)可能没有足够的饮用水来满足日常需求。地球上大约97%的水在海洋中。其余的3%中,有2%冻结在冰帽和冰川中。这仅占全球78亿人口(到2025年为81亿)的饮水量的1%。现在科学家研发新型脱盐设备利用Marangoni效应消除盐分有望工业化应用。

显而易见的解决方案是使海水可饮用。但是,说起来容易做起来难。所谓的脱盐是一个复杂的过程。问题在于盐颗粒倾向于在水脱盐装置的各种组件中结晶。结晶盐阻塞了这些技术,导致性能随时间下降,并限制了此类设备的耐用性。但是,解决该问题将确保不断生产淡水。因此,这就是来自Politecnico di Torino的工程师团队与麻省理工学院合作的成果。

经过两年的研究,盐分颗粒在海水淡化装置中的传输机理得以研究,研究小组意识到,实验观察结果与经典的盐分迁移理论模型之间存在矛盾。他们发现差异是由于Marangoni效应造成的。然后,他们开发了太阳能脱盐设备原型,该设备可以自发去除积聚的盐分。他们的发明可能是可持续地向数十亿人提供饮用水的解决方案。

都灵理工大学能源部研究员马泰奥·莫西亚诺(Matteo Morciano)的第一作者解释说:

马拉高尼效应是自然界中也存在的一种现象,可以在日常生活中观察到:在水溶液中,液体分子通过分子间键彼此相互作用,这种分子间键产生称为“内聚力”的力。具有不同浓度的两种溶液将具有不同的内聚力。这种浓度变化的存在以及因此内聚力的存在导致液体从低浓度区域流走,从而产生了重新混合过程。

由于液体中浓度的变化,因此可以设计和利用马拉高尼效应来增加具有不同浓度的溶液的再混合。在我们的脱盐设备中(处理后的溶液基于不同浓度的海水),这种现象使我们避免了盐在蒸发器中的积聚,从而确保了恒定而持久的蒸馏水生产率,并保护了易损部件。因此,我们的策略是设计一种能够充分利用这种效果的设备,从而进一步迈向该设备的未来商业应用。

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他们目前的原型机每天每1平方米可过滤15升水。这项研究的结果可能有利于开发新的脱盐设备,该设备可确保稳定和持久的性能。该团队现在正在制造一个新的原型,该原型更具通用性并且可以工业化。

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