В настоящее время существует достаточное количество самых разнообразных портативных систем для получения питьевой воды путем опреснения и очистки морской воды и как правило, в них используются фильтры, которые нуждаются в замене. Однако для эффективной работы новой установки, разработанной в Массачусетском технологическом институте, требуется лишь небольшое количество электроэнергии.

Прототип устройства ICPWaterTech весит менее 10 кг (22 фунта). M. Scott Brauer/ Массачусетский технологический институт

Разработанная группой под руководством профессора Джонгюна Хана, текущая версия устройства имеет размер небольшого чемодана. Оно требует меньше энергии, чем зарядное устройство для мобильного телефона, а это означает, что его можно питать от портативной солнечной батареи в ситуациях, когда использование аккумуляторов не представляется возможным.

Вместо фильтра или дистиллятора в нем используется разработанный в Массачусетском технологическом институте метод, о котором впервые заговорили около 12 лет назад, и который известен как концентрационной поляризации ионов (ICP). В двух словах, этот метод предполагает прокачку морской воды через узкий канал между двумя электрически заряженными мембранами - одна из них заряжена положительно, а другая - отрицательно.

Портативное устройство не требует сменных фильтров, что значительно снижает требования к долгосрочному обслуживанию. M. Scott Brauer/ Массачусетский технологический институт

Когда вода проходит через электрическое поле между двумя мембранами, такие частицы, как молекулы соли, вирусы и бактерии выталкиваются в дополнительный канал и в конечном итоге выводятся наружу.  Этот процесс удаляет как растворенные, так и взвешенные твердые частицы, позволяя чистой воде проходить через канал. Поскольку для этого требуется только насос низкого давления, ICP использует меньше энергии, чем другие методы. Теперь вода в основном канале очищена и относительно опреснена, однако всё еще содержит некоторое количество ионов соли.

Затем  жидкость пропускается через модуль электродиализа, где удаляются последние ионы металлов.  Как утверждают ученые, "вода, вытекающая из выпускного шланга устройства, превышает стандарты питьевой воды, установленные Всемирным управлением здравоохранения".

Установка включает двухступенчатый процесс концентрационная поляризация ионов (ICP), когда вода проходит через шесть модулей на первом этапе, затем через три на втором этапе, после чего следует один процесс электродиализа. M. Scott Brauer/ Массачусетский технологический институт

Следует отметить, что система несколько сложнее, чем, кажется, поскольку включает в себя многоступенчатый процесс, в котором вода сначала проходит через набор из шести модулей ICP на первом этапе, затем еще через три на втором,  и только потом в работу вступает модуль электродиализа.

Текущая версия способна генерировать 300 мл (10 фунтов) питьевой воды в час, потребляя при этом 20 Вт энергии на литр. Сейчас Хань и его коллеги работают над увеличением производительности своего устройства.

Статья об этом исследовании была недавно опубликована в журнале Environmental Science and Technology. На видео ниже вы можете увидеть, как первый автор работы Джунгхё Юн использует устройство для получения питьевой воды из моря на бостонском пляже Карсон.

Источники: Massachusetts Institute of Technology, Journal Environmental Science and Technology
 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c08466?ref=pdf) 
(https://news.mit.edu/2022/portable-desalination-drinking-water-0428)