Нов метод за селективно пречистване на води от олово

Инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) разработиха нов подход за отстраняване на олово и други замърсители от групата на тежките метали от води чрез процес, който те смятат за много по-енергийно ефективен от всяка друга система, използвана към момента. Според учените методът може да се прилага за третиране на замърсени с олово водни запаси в домашни условия или за пречистване на води от химични или индустриални процеси.

Новата система е разработена въз основа на открития на членове на същия изследователски екип отпреди шест години, първоначално насочени към обезсоляване на морска или бракична вода, но впоследствие адаптирани за отстраняване на радиоактивни съединения от охлаждащи води в атомни електроцентрали. Според учените новата версия е първият подобен метод, който може да бъде приложим за третиране на водни запаси за домакинствата, както и за индустриална употреба.

"Отстраняването на токсични тежки метали, които са устойчиви и се съдържат в редица различни водоизточници, е пословично трудно. Днес съществуват конкуриращи се методи за изпълнението на тази задача и поради това от определящо значение е кой от тях е по-разходно ефективен и надежден", коментират изследователите.

Най-голямото предизвикателство при опитите за отстраняване на олово е фактът, че обикновено концентрацията му е много по-ниска, отколкото на други елементи или съединения. Например натрият типично е наличен в питейната вода в концентрация от десетки ppm, докато оловото може да бъде силно токсично при концентрация от едва няколко ppb. При повечето прилагани процеси, например обратна осмоза или дестилация, се отстраняват всички замърсители наведнъж. Това не само изисква много повече енергия, отколкото би била нужна за селективно пречистване, но и е непродуктивно, тъй като малки количества от елементи като натрий и магнезий в действителност са важни за здравословната питейна вода.

Новият подход използва процес, наречен ударна електродиализа, при който електрическо поле генерира ударна вълна в електрически зареден порьозен материал, напоен със замърсената вода. Ударната вълна се разпространява от едната страна до другата с повишаването на напрежението, оставяйки зона, в която металните йони са изчерпани, и разделяйки потока на луга и пречистена вода. Процесът води до намаляване на концентрацията на олово в изходящия поток с 95%.

Учените считат, че процесът е много по-евтин, защото електрическата енергия, която се влага в разделянето, се използва за целевия замърсител – оловото, а не се изразходва и за отстраняването на натрий. Тъй като оловото е с много ниски концентрации, не е необходим ток с голяма величина за отстраняването на йоните, което прави метода разходно ефективен.

Процесът има своите ограничения, тъй като е демонстриран само в лабораторни условия и при доста ниски дебити. Разширяването на мащаба на процеса, така че той да е практичен в домашни условия, изисква допълнително проучване, а за достигане на ниво на приложимост в индустрията ще е необходимо още повече време.

Едно домакинство, чието водоснабдяване е силно замърсено с олово, може да използва системата за бавно пречистване на вода за пиене и готвене, докато нетретираната вода може да се използва за санитарни нужди и поливане. Това прави метода подходящ за приложение в райони, в които водата се замърсява предимно от водопроводите, чиято подмяна би отнела много време и средства.

Процесът може да бъде адаптиран и за пречистване на вода от минна и сондажна дейност, позволявайки безопасното й обезвреждане или повторна употреба. В някои случаи методът може да предостави и възможност за възстановяване на метали, които замърсяват водата, но могат да бъдат ценен продукт, ако се отделят от нея.

Преките сравнения на икономическите показатели на такава система с тези на вече прилагани методи са трудни, защото при филтрацията например разходите са предимно за подмяна на филтърните материали, които бързо се задръстват, докато тук разходите са предимно за енергия. На този етап системата за ударна електродиализа е използвана в продължение на няколко седмици, но все още е рано да се определи какъв е действителният й експлоатационен живот, допълват от MIT.