Продолжающийся рост населения и урбанизация, а также стремительная индустриализация постоянно оказывают давление на глобальный спрос на воду и приводят к тревожному сценарию, когда доступное пресноводное водоснабжение уже не соответствует характеру этих изменений. Опреснение воды в течение длительного времени служило реальным вариантом обеспечения безопасной питьевой водой во многих пустынных районах, прибрежных районах или отдаленных районах.
Несмотря на свою универсальность в решении проблемы нехватки воды, опреснение воды рассматривается как наиболее энергоемкая технология водоподготовки, имеющая нежелательные последствия с точки зрения высоких экономических затрат и потребности в энергии.
Хотя применение технологий термического дистилляционного опреснения значительно ограничивается высоким энергопотреблением и, следовательно, запретительным, мембранное опреснение широко пропагандируется в качестве ключевой и основной технологии опреснения.
Технология мембранного опреснения, обладающая выдающимися свойствами опреснения, обладает неоспоримым потенциалом для преодоления и соединения точек в борьбе с ключевыми проблемами, связанными с текущим и будущим дефицитом воды. На протяжении десятилетий проекты учёных опреснительных установок, а также руководство и оценка эффективности традиционного мембранного опреснения, особенно для обратного осмоса морской воды (SWRO), были хорошо разработаны для соответствия всему спектру промышленных стандартов.
В последнее десятилетие также широко изучалось опреснение методом прямого осмоса, чтобы предложить альтернативу использованию низко затратной тепловой энергии.
Тем не менее, несмотря на подавляющее большинство особенностей этих технологий опреснения, которые делают эксплуатацию опреснительной установки экономически выгодной, воздействие окружающей среды и истощения ресурсов, связанных с предварительной обработкой и восстановлением мембранного опреснения, по-прежнему заслуживает растущего внимания. Хотя воздействие этих проблем можно смягчить за счет хорошего проектирования, эксплуатации, практики и технического обслуживания оборудования, всегда существует острая необходимость в улучшении и укреплении устойчивости этой технологии.
Инновационные наноматериалы: революционные решения для устойчивого опреснения мембран?
Поскольку нанотехнологии продолжают неуклонно предшествовать, основное внимание в программе исследований учёных постепенно смещается от фундаментальных открытий и характеристик к изучению возможностей представления нанотехнологий и наноматериалов в качестве основного ключа к решению проблем повышения глобальной устойчивости, особенно в широком спектре ключевых областей, связанных с энергетикой и окружающей средой.
Применение традиционно используемых мембран обратного осмоса было сильно ограничено из-за неудовлетворительного восстановления воды и работы под высоким давлением при образовании значительного количества жидких отходов.
Являясь сильнейшей движущей силой рынка опреснения, промышленность и муниципальные поставщики с нетерпением ждут новых прорывов от научного сообщества, чтобы заполнить этот пробел. Поэтому для обеспечения устойчивого процесса опреснения мембран необходимо разработать новое поколение мембран низкого давления с низким энергопотреблением и повышенной эффективностью отторжения соли.
Перспективы на будущее и заключительные замечания.
За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в применении нанотехнологий в области опреснения воды для поиска решений в области переработки отходов и восстановления окружающей среды. Применение при изготовлении мембран инженерных наноматериалов дало возможность учёным исследовать новое поколение совместимых опреснительных мембран.
Объединяя воедино все то, что они имеют сегодня, положительная трансформация нанотехнологических мембран обладает хорошим потенциалом для реализации устойчивого развития существующих отраслей мембранного опреснения, подобных тому, что уже много лет назад было задумано учёными.
Наноматериалы, вероятно, являются беспроигрышным вариантом для взаимного повышения эффективности опреснительной мембраны и поддержания чистоты окружающей среды. Однако для широкомасштабного внедрения промышленных технологий опреснения воды с применением нанотехнологий могут потребоваться десятилетия.
Реализация стратегии устойчивого опреснения воды должна объединять и ассимилировать экономические, социальные и экологические факторы, когда учёные и инженеры преследуют и расширяют ключевые области исследований, которые включают широкие и междисциплинарные цели исследований.
