Инженеры из Университета Пердью (США, штат Индиана) предложили модернизированный способ опреснения воды, который назвали «периодическим обратным осмосом двойного действия». По сравнению с традиционным методом он имеет ряд преимуществ: меньшую нагрузку на оборудование, лучшую энергоэффективность и возможность обрабатывать воду с более высокой соленостью.
Целью опреснения воды является удаление солей, растворенных в ней, чтобы жидкость стала пригодной для технической эксплуатации или питья. Содержание солей в результате не должно превышать показатель в 1 г/л. В настоящее время используется несколько методов опреснения:
- дистилляция;
- замораживание;
- электродиализ;
- ионный обмен;
- прямой и обратный осмос.
Также ведутся исследования нового – электрохимического способа. Принцип его работы основывается на специальной микросхеме, которая разделяет соленую воду на два потока: с пониженной и повышенной концентрацией солей. В зависимости от применяемого метода, энергозатраты на опреснительных установках составляют от 0,7 кВт⋅ч до 20 кВт⋅ч.
Метод обратного осмоса заключается в пропускании морской воды через мембрану под высоким давлением (в десятки раз больше атмосферного). Поэтому он требует существенных энергозатрат. По словам Дэвида Варсингера, доцента кафедры машиностроения в Пердью, даже небольшая модернизация процесса позволит сэкономить сотни миллионов долларов и снизить выбросы углекислого газа.
Периодический обратный осмос не требует поддержания постоянного потока воды и давления. Установка обрабатывает соленую воду частями. На каждую партию уходит 1-2 минуты. Можно регулировать объем жидкости и уровень давления. Все это позволяет производить то же количество воды, но с намного меньшими затратами.
Инженеры предусмотрели недостатки системы и снабдили ее поршнем двойного действия. В поршневом резервуаре с одной стороны закачивается морская вода, а с другой – одновременно выкачивается уже очищенная. Таким образом, система работает без простоев и дополнительного обслуживания, а это очень важное преимущество.
Периодический обратный осмос на данный момент требует меньше всего энергии среди всех методов. А использовать его можно как в быту, так и на уровне масштабного производства – все зависит от размеров установки.
