Nowa metoda usuwania ołowiu z wody pitnej

Naukowcy z MIT (Massachusetts Institute of Technology) opracowali stosunkowo tanią i energooszczędną metodę oczyszczania wody zanieczyszczonej metalami ciężkimi. Twierdzą, że nowa metoda jest bardziej wydajna niż obecne metody usuwania ołowiu, ponieważ nie jest skierowana bezpośrednio na wyeliminowaniu sodu i magnezu, które są niezbędne w wodzie pitnej.

Podejście do usuwania ołowiu lub innych metali ciężkich z wody jest ich zdaniem znacznie bardziej energooszczędne niż jakikolwiek inny obecnie stosowany system.

Docelowo system ten, może być stosowany do oczyszczania skażonych ołowiem zasobów wody w domach, lub do oczyszczania skażonej wody z niektórych procesów chemicznych lub przemysłowych.

Jak działa ten system?

Nowy system oparty jest na wstępnych wnioskach sprzed sześciu lat dokonanych przez członków tego samego zespołu badawczego. System początkowo był opracowany w celu odsalania wody morskiej lub słonawej, a następnie dostosowano go do usuwania związków radioaktywnych z wody chłodzącej elektrowni jądrowych.

Ustalenia dot. nowego systemu zostały opublikowane w czasopiśmie Environmental Science and Technology - Water, w pracy autorstwa absolwentów MIT: Huanhuan Tian, Mohammad Alkhadra i Kameron Conforti oraz profesora inżynierii chemicznej Martina Bazanta.

"Trudno jest notorycznie usuwać toksyczne metale ciężkie, które są trwałe i obecne w wielu różnych źródłach wody" - mówi Alkhadra. "Oczywiście istnieją dziś konkurencyjne metody, które wykonują tę funkcję, więc jest to kwestia tego, która metoda może to zrobić po niższych kosztach i bardziej rzetelnie”.

Największym wyzwaniem przy próbach usuwania ołowiu jest to, że jest on zazwyczaj obecny w małych stężeniach, a przy tym przewyższa wartość innych pierwiastków i związków.

Na przykład, sód jest zwykle obecny w wodzie pitnej w stężeniu kilkudziesięciu części na milion, podczas gdy ołów może być wysoce toksyczny już przy kilku częściach na miliard.

Większość istniejących procesów, takich jak odwrócona osmoza czy destylacja, usuwa wszystko naraz, wyjaśnia Alkhadra. Jednak procesy te pochłaniają znacznie więcej energii niż byłoby to potrzebne do selektywnego usuwania. Przynoszą również efekt przeciwny do zamierzonego, ponieważ niewielkie ilości pierwiastków, takich jak sód i magnez są w rzeczywistości niezbędne dla zdrowej wody pitnej.

Nowe metody wykorzystują proces zwany elektrodializą uderzeniową, w którym pole elektryczne jest wykorzystane do wytworzenia fali uderzeniowej wewnątrz elektrycznie naładowanego porowatego materiału, w którym znajduje się zanieczyszczona woda. Fala uderzeniowa rozchodzi się z jednej strony na drugą wraz ze wzrostem napięcia, pozostawiając za sobą strefę, w której jony metali są zubożałe, i rozdziela strumień zasilania w solankę i świeży strumień.

Naukowcy twierdzą, że proces ten skutkuje 95-procentową redukcją ołowiu z wychodzącego świeżego strumienia. W zasadzie "czyni to proces znacznie tańszym", mówi Bazant, "ponieważ nie marnuje się dużo energii i prądu.

Proces ten nadal ma swoje ograniczenia, ponieważ został przetestowany jedynie w małej skali laboratoryjnej i przy dość niskich prędkościach przepływu. Skalowanie procesu, tak aby stał się możliwy do użytku domowego, będzie wymagało dalszych badań, a zastosowanie na większą skalę w przemyśle zajmie jeszcze trochę czasu. Jednak, jak twierdzi Bazant, w ciągu kilku lat może to być praktyczne rozwiązanie dla niektórych systemów domowych.

Źródła: https://news.mit.edu/2021/removing-lead-water-electrodialysis-0922