Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Zatrzymać sól: nadzieja na czystą wodę

Recommended Posts

Żyjemy w kraju, który ma pod dostatkiem wody pitnej. Wprawdzie hydrolodzy alarmują, że ilość dostępnej, czystej wody się zmniejsza, ale przeciętny Polak tego nie odczuwa. Wartość wody doceniają naprawdę dopiero ludzie z obszarów dotkniętych suszą, gdzie każdy kubek pitnej wody jest niemal na wagę złota. Wprawdzie większość obszaru naszej planety pokrywa woda, ale słona - nie nadająca się do picia. Również większość wód słodkich jest już zanieczyszczona.

Tam gdzie nie ma źródeł słodkiej wody, a jest dostępna woda morska, można ją odsalać. Niestety, istniejące instalacje odsalające to olbrzymie kompleksy, drogie w budowie i utrzymaniu nawet dla zamożnych krajów, a co tu dopiero mówić o biednych regionach, które najczęściej dotknięte są brakiem wody. Są też oczywiście inne technologie. Wiele osób słyszało o woreczkach, w jakie wyposażona jest na przykład armia amerykańska. Wystarczy wlać do nich dowolną wodę: słoną, brudną, a z drugiej strony wylatuje już czysta. Ale cóż tu kilka łyków czystej wody, kiedy głodująca Afryka potrzebuje niezliczonej jej ilości?

Najnowocześniejsze dotąd metody odsalania wody to filtrujące membrany, działające na zasadzie tzw odwróconej osmozy. Ten tajemniczy termin oznacza tyle, że pod wysokim ciśnieniem przez niewielkie otwory w półprzepuszczalnej błonie woda przenika bez trudu, natomiast sól i inne zanieczyszczenia zatrzymują się na niej. Jednak poza koniecznością zapewnienia odpowiedniego ciśnienia, a więc dużych kosztów energii, metoda ta ma wiele innych wad. Zanieczyszczenia, a poza solą są to różne związki chemiczne, czy bakterie, osadzają się na membranie i po prostu ją zatykają. Konieczne jest więc trudne i kosztowne jej czyszczenie, albo okresowa wymiana. Wyprodukowanie takiej membrany to skomplikowany, czyli drogi proces technologiczny. A przypomnijmy, że potrzeba nam odsalania na bardzo dużą skalę.

Nowa nadzieja zaświtała dzięki naukowcom i inżynierom z UCLA (Kalifornijskiego Uniwersytetu w Los Angeles), z Henry Samueli School of Engineering and Applied Science (Szkoły Inżynierii i Nauki Stosowanej im. Henry'ego Samueli). Rozwiązali oni jeden z największych problemów, czyli zapychanie się filtrujących błon. Bardzo wyrafinowana technologicznie sztuczka polega na uzyskaniu odpowiedniej struktury powierzchni i właściwości chemicznych. Poza wysoką przepuszczalnością dla cząsteczek wody, nowa membrana wykazuje dobrą charakterystykę zatrzymywania [zanieczyszczeń] oraz stabilność w długim okresie czasu - mówi Nancy H. Lin, inżynier z UCLA. - Stworzenie takiej struktury nie wymaga długiego czasu, wysokich temperatur, ani użycia komór próżniowych. To odróżnia nowy wynalazek od dotychczasowych technologii i oznacza długi czas działania membrany i zmniejszenie kosztów produkcji. Nowa błona bije więc dotychczasowe na głowę.

 

Jak to działa?

 

Nowa, „cudowna" membrana powstaje w trzech krokach. Najpierw przy użyciu konwencjonalnych metod tworzy się cieniutką błonę poliamidową. Następnie aktywizuje się jej powierzchnię przy pomocy plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym, tworzą się na niej aktywne obszary. Wreszcie przy pomocy reakcji polimeryzacji „zaszczepia" się te aktywne obszary monomerem. Tworzy się na powierzchni polimerowa szczoteczka, której gęstość i inne parametry można łatwo zmieniać, kontrolując czas trwania i temperaturę operacji.

Gdzie tu przełom? Poza samym pomysłem „szczotki", dotychczas obróbka powierzchni przy pomocy plazmy musiała być wykonywana w komorze próżniowej. To w praktyce uniemożliwiało masową produkcję, nie tylko ze względu na koszty, ale także uciążliwość takiej operacji. Wykorzystanie plazmy przy normalnym ciśnieniu nie tylko umożliwi maszynową produkcję, ale eliminuje konieczność chemicznego zapoczątkowania reakcji - jak mówi Yoram Cohen, wykładowca UCLA, teraz staje się to proste jak przetarcie plazmową „szczotką". I można tak obrabiać niemal każdą powierzchnię.

Jak to działa w praktyce? Przytwierdzone chemicznie do powierzchni membrany polimerowe „włoski" pozostają w ciągłym ruchu. To sprawia, że bakterie i koloidalne zanieczyszczenia nie mogą się osadzić na powierzchni membrany. Kto nurkował, widział jak wodorosty poruszają się wraz z falującą wodą - mówi Cohen. - Wyobraźcie sobie taką miniaturową strukturę, proteiny i bakterie potrzebują zakotwiczenia w wielu miejscach, żeby się osadzić na powierzchni, to zadanie wyjątkowo trudne, kiedy powierzchnia „szczotki" bez przerwy się porusza. Polimerowa warstwa chroni i kryje powierzchnię samej membrany, gdzie zanieczyszczenia nie mogą sięgnąć. Dodatkową ochroną membrany są jej właściwości chemiczne, które zapobiegają adhezji, czyli przyciąganiu cząsteczek.

Teraz zespół badawczy, wraz z UCLA Water Technology Research Center i przedstawicielami przemysłu pracuje nad wykorzystaniem tego procesu na skalę przemysłową, optymalizacją działania membrany i dostosowaniem jej do wody o różnym stopniu zasolenia i odmiennych typach zanieczyszczenia. Stwarza to nadzieję, że wynalazek już niedługo ułatwi życie wielu ludziom.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest Whinkerton

Wszytko OK, tylko jak teraz jest usuwany bród z  tych "szczoteczek" ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hokus-pokus w tym, że brud się nie klei do tej „szczoteczki”, podobnie jak ma to miejsce w przypadku teflonowej patelni lub garnka — żadne czyszczenie w praktyce nie jest potrzebne. Zapewne co jakiś czas woda z tej „brudnej” strony staje się zbyt zagęszczona solą i zanieczyszczeniami, to jest po prostu odsysana z powrotem do oceanu, ale to mój domysł.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Produkt RO składa się z wody oczyszczonej oraz odcieku czyli wody, która nie przedostała się przez błony i wraz z zanieczyszczeniami idzie cały czas w "kanał" jednocześnie obmywając błony. Przed osmozą woda jest zmiękczana ponieważ węglan wapnia i inne w ciągu kilkunastu minut by ją zapchały. Co jakiś czas sterylizuje się błony aby usunąć bakterie. Używa się zazwyczaj kwasu nadoctowego, formaliny lub kwasku cytrynowego na ciepło w celu dekalcyfikacji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie stosowana metoda pozyskiwania gazu łupkowego znacząco zwiększa zanieczyszczenie wody pitnej metanem. Kruszenie hydrauliczne polega na wpompowywaniu w skały mieszaniny wody, środków chemicznych i piasku. Pozwala to na pozyskanie metanu ze skał. Jednak rosnąca popularność tej metody (szacuje się, że do roku 2035 aż 47% gazu wydobywanego w USA będzie pozyskiwane tą metodą), rodzi coraz większe obawy o jej wpływ na środowisko. Właściciele domów położonych w pobliżu miejsc wydobycia skarżą się, że woda pitna zostaje zanieczyszczona metanem lub wodą używaną podczas kruszenia.
      Biogeochemik Robert Jackson i jego koledzy z Duke University, przeprowadzili badania zawartości metanu w 60 studniach głębinowych w Pennsylvanii i stanie Nowy Jork.
      Odkryli, że koncentracja metanu w 34 studniach położonych w odległości ponad 1 kilometra od miejsc wydobycia gazu łupkowego wynosiła około 1,1 miligrama na litr wody. Tymczasem w 26 studniach zlokalizowanych nie dalej niż 1 km od miejsca wydobycia stężenie metanu wynosiło średnio 19,2 miligrama na litr. Analizy węgla zawartego w metanie wykazały, że jest to ten sam gaz, który jest wydobywany podczas kruszenia hydraulicznego.
      W USA dopuszczalna ilość metanu w wodzie pitnej nie jest ściśle regulowana. Urzędowe zalecenia mówią o potrzebie oczyszczania wody z metanu, gdy jej poziom waha się od 10 do 28 miligramów na litr.
      Naukowcy przyznają, że nie wiedzą, w jaki sposób gaz z miejsc wydobycia przedostaje się do wody pitnej.
      Robert Howarth z Cornell University mówi, że badania prowadzone na Duke są pierwszymi, które w obiektywny, naukowy sposób wykazały zwiększenie koncentracji metanu w wodzie pitnej wskutek wydobycia gazu łupkowego. Jego zdaniem jest to powód, by zastanowić się nad dopuszczalnością metody kruszenia hydraulicznego.
      Badania Jacksona z pewnością zostaną wykorzystane w najbliższym czasie. Do 30 czerwca obowiązuje, wydane przez byłego gubernatora stanu Nowy Jork, moratorium na wykorzystanie kruszenia hydraulicznego w odwiertach horyzontalnych, w których używa się ponad 300 000 litrów płynu. Przed podjęciem decyzji o ewentualnym utrzymaniu moratorium władze przedstawią własne badania dotyczące wpływu tej metody na środowisko naturalne.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Eksperci pracujący pod kierunkiem uczonych z UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science udowodnili, że za pomocą metod mechaniki kwantowej można stworzyć mechanizm kryptograficzny bazujący tylko i wyłącznie na fizycznej lokalizacji odbiorcy i nadawcy wiadomości. To ogromny postęp, gdyż eliminuje jedno z najpoważniejszych wyzwań kryptografii - bezpieczną dystrybucję kluczy kryptograficznych koniecznych do zapisania i odczytania informacji.
      Kryptografia opierająca się na lokalizacji zakłada wykorzystanie precyzyjnych danych o położeniu odbiorcy i nadawcy do stworzenia klucza kryptograficznego. Rozwiązanie takie ma tę olbrzymią zaletę, że daje pewność, iż wiadomość zostanie odebrana i odczytana tylko przez osobę, która znajduje się w określonym miejscu.
      Szef grupy badaczy Rafail Ostrovsky, profesor z UCLA mówi, że najważniejszym elementem nowej metody jest bezpieczna weryfikacja położenia geograficznego urządzeń nadawczo-odbiorczych. Dzięki niej mamy pewność, że np. informacja wysyłana do odległej bazy wojskowej zostanie odebrana tylko przez kogoś, kto się w tej bazie znajduje.
      Niezwykle ważne jest tutaj bezpieczne określenia położenia i to w taki sposób, żeby nie można było się pod to położenie podszyć oraz bezpieczna komunikacja z urządzeniem znajdującym się w tej konkretnej lokalizacji. Urządzenie jest uwiarygadniane przez swoje położenie. Stworzyliśmy metodę bezpiecznej komunikacji z urządzeniem w danej lokalizacji. Połączenie można nawiązać bez potrzeby wcześniejszego komunikowania się z tym urządzeniem - mówi Ostrovsky.
      Dotychczas sądzono, że wykorzystywana w łączności bezprzewodowej triangulacja oferuje odpowiedni poziom bezpieczeństwa. Jednak w ubiegłym roku badania prowadzone pod kierunkiem Ostrovsky'ego pokazały, że grupa osób jest w stanie oszukać wszelkie dotychczasowe systemy określania położenia.
      Najnowsze badania pokazały jednak, że wykorzystanie mechaniki kwantowej gwarantuje bezpieczne jednoznaczne określenie położenia, nawet wówczas, gdy mamy do czynienia z grupą próbującą oszukać systemy lokalizacji. Ostrovsky i jego zespół pokazali, że używając kwantowych bitów w miejsce bitów tradycyjnych, jesteśmy w stanie precyzyjnie określić lokalizację i zrobimy to w sposób bezpieczny. Jeśli nawet przeciwnik będzie próbował podszyć się pod naszą lokalizację, to mu się to nie uda. Jego urządzenia będą bowiem w stanie albo przechowywać przechwycony stan kwantowy, albo go wysłać. Nie mogą robić obu tych rzeczy jednocześnie.
      Wysyłając zatem kwantową wiadomość szyfrujemy ją na podstawie naszej lokalizacji, a odszyfrować może ją jedynie urządzenie znajdujące się w lokalizacji docelowej.
      W pracach Ostrovsky'ego brali udział jego studenci Nishanth Chandran i Ran Gelles oraz Serge Fehr z holenderskiego Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) i Vipul Goyal z Microsoft Research.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      mW sytuacji, gdy aż 1,1 miliarda ludzi na świecie nie ma łatwego dostępu do wody pitnej, każda technologia pozwalająca na oczyszczenie tej niezwykle ważnej cieczy jest na wagę złota. Na szczęście wiele wskazuje na to, że przygotowanie wody nadającej się do picia przez ludzi jest możliwe (lub przynajmniej znacznie ułatwione) dzięki nasionom pospolitej rośliny uprawianej... na wielu terenach dotkniętych jej niedoborem.
      Zespół Habauki Kwaambwy z Uniwersytetu Botswany zajął się drzewem Moringa oleifera nieprzypadkowo. Jest to pospolita roślina uprawiana w niektórych krajach Afryki, Ameryki Południowej i Centralnej oraz Azji. Już kilka lat temu ustalono, że jedna z protein wytwarzanych przez nasiona tego organizmu, zwana białkiem koagulującym, posiada zdolność do wychwytywania wielu rodzajów substancji zawieszonych w wodzie i wytrącania się wspólnie z nimi z zawiesin. Naukowcy chcieli obliczyć, na ile silne jest wiązanie potencjalnych zanieczyszczeń przez to białko. 
      Na podstawie przeprowadzonych analiz ustalono, że zdolność białka koagulującego do wiązania drobin zawieszonych w wodzie zaczyna się już przy jego stężeniu odpowiadającym 0,025% stężenia występującego w nasionach. Co więcej, pomiary dynamiki tego procesu wskazują, że nawet niewielki wzrost stężenia badanej proteiny pozwala na znaczne zwiększenie skuteczności procesu oczyszczania.
      Odkrycie dokonane przez zespół pana Kwaambwy potwierdza zdolność białka koagulującego do usuwania niektórych substancji obniżających jakość wody. Dodatkowo badacze wstępnie ustalili dawki potrzebne do skutecznego oczyszczenia wody z myślą o jej przeznaczeniu do konsumpcji przez ludzi. Biorąc pod uwagę, że nasiona M. oleifera są łatwo dostępne w wielu rejonach o utrudnionym dostępie do wody pitnej, praca zespołu z Uniwersytetu Botswany może więc doprowadzić do znacznej poprawy jakości życia na tych obszarach.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) donoszą, że efektywność kolonoskopii zależy od pory dnia, podczas której wykonuje się badanie. Okazało się, że im wcześniejsza godzina, tym więcej nieprawidłowości można wykryć. Liczba wykrytych polipów zmniejsza się wraz z upływem dnia.
      Wyniki badań zostały opublikowane w piśmie Clinical Gastroeterology. "Nasze badania zostały przeprowadzone w instytucji akademickiej, której wyposażenie i jakość badań znacząco przewyższają wymagania stawiane przed standardową pracownią wykonującą kolonoskopię. Skoro więc różnice zauważono w tak wyspecjalizowanym centrym akademickim, to prawdopodobnie będą one widoczne też w innych miejscach w całym kraju" - powiedział doktor Brennan M.R. Spiegel, autor badań i dyrektor UCLA/Veterans Affairs Center for Outcomes Research and Education.
      Kolonoskopia to jedyny sposób by wykryć i usunąć polipy w całej okrężnicy. To niezwykle ważne badanie, gdyż wykazano, że usunięcie polipów zmniejsza ryzyko raka jelita grubego o 60-90 procent, a z kolei choroba ta jest drugim najbardziej śmiertelnym nowotworem w USA.
      Naukowcy z UCLA przyjrzeli się historiom chorób 477 pacjentów poddanych kolonoskopii w ciągu roku w jednym ze szpitali. Odkryli, że badania przeprowadzone rano, nie później niż o godzinie 8.30, wykrywały średnio więcej o 0,19 polipa i 0,17 polipa zmieniającego się w złośliwego guza niż badania wykonywane później. Wraz z upływem dnia liczba znalezionych polipów spadała.
      Co prawda związane z tym ryzyko jest, jak widać niewielkie w przypadku pojedynczego pacjenta, jednak, jak zauważa doktor Spiegel, w przypadku całej populacji jest to już znaczący problem. Pominięcie polipów u tysięcy czy dziesiątków tysięcy pacjentów oznacza, że u części z nich rozwinie się nowotwór.
      Naukowcy nie wiedzą, dlaczego późniejsza kolonoskopia daje gorsze rezultaty. Częściowo może chodzić tutaj o lepsze przygotowanie jelita do badań po nocy. Niewykluczone, że, podobnie jak ma to miejsce w innych specjalnościach, w miarę upływu dnia lekarz jest coraz bardziej zmęczony, a więc i mniej dokładny. Spiegel mówi, że rozwiązaniem problemu może być nałożenie na lekarzy ograniczeń jeśli chodzi o liczbę dokonywanych kolonoskopii. Po jakimś czasie powinni się oni zajmować innymi procedurami medycznymi.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Japońscy naukowcy porównywali zawartość litu w kranówce z częstotliwością samobójstw w prefekturze Ōita, na terenie której mieszka ponad milion osób. Doszli przy tym do ciekawych wniosków. Okazało się bowiem, że w rejonach, gdzie w wodzie stwierdzano najwięcej tego pierwiastka, liczba samobójstw była znacząco mniejsza (British Journal of Psychiatry).
      Lit jest wykorzystywany w leczeniu zaburzeń nastroju już od dawna. Naukowcy z Uniwersytetów w Hiroszimie i Ōicie (stolicy prefektury) twierdzą jednak, że nawet stosunkowo niskie dawki Li – rzędu 0,7-59 mikrogramów na litr - zmniejszają liczbę samobójstw. Wydaje się, że w grę wchodzi efekt kumulacyjny. Przez lata picia wody o określonym składzie pierwiastek gromadzi się w organizmie i korzystnie oddziałuje na mózg.
      Jedno z przeprowadzonych wcześniej badań również wskazuje na związek pomiędzy piciem wody z litem a liczbą samobójstw. Dane, które zebrano w latach 80., sugerują, że na obszarach obfitujących w Li popełniano ich mniej.
      Japończycy zachęcają kolegów z innych krajów, by przyjrzeli się temu zjawisku na swoim terenie. Pamiętając przebieg debaty na temat fluorkowania wody pitnej, akademicy z Kraju Kwitnącej Wiśni nie posunęli się do tego, żeby zachęcać do stosowania litu podczas uzdatniania w zakładach wodociągowych. Dla części ekspertów jest to dobre rozwiązanie, inni podkreślają, że w większych stężeniach lit daje nieprzyjemne efekty uboczne i może być toksyczny.
×
×
  • Create New...