Российские инженеры разработали инновационное устройство, позволяющее очищать и опреснять воду с эффективностью до 97%. Прибор создан на основе нетканого хлопкового материала, дополненного графеновыми хлопьями, и его производство не требует дорогих компонентов или сложных технических процессов, что особенно важно для регионов с недостаточным доступом к чистой воде. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Во многих засушливых местах мира нехватка пресной воды остаётся острой проблемой. Одно из решений — солнечная дистилляция, технология, в которой тепло солнечного света используется для испарения и последующего осаждения очищенной влаги. Однако привычные испарители недостаточно результативны и часто сложны для массового применения в отдалённых районах.
Команда из Московского энергетического института улучшила этот процесс.
Учёные выбрали в качестве основы обычный нетканый хлопок, который хорошо проводит воду к слою испарения. Хлопковое полотно они покрыли графеновыми частицами, известными способностью эффективно поглощать солнечный свет и быстро нагреваться. Благодаря графену испарение ускоряется почти в два раза, а преобразование солнечной энергии в тепло происходит на 48% эффективнее. Такая комбинация материалов не только увеличивает производительность, но и минимизирует потери тепла и облегчает удаление соли.
Конструкция устройства проста: снизу располагается резервуар с солёной или загрязнённой водой, сверху — теплоизолирующая хлопковая платформа с нанесённым графеном. Проходя через испаритель, вода превращается в пар и конденсируется в отдельном блоке для сбора.
Тесты с использованием искусственного освещения, имитирующего солнечный спектр, показали высокую эффективность нового испарителя.
При площади рабочей поверхности 14,5 см² устройство способно за час преобразовать в пар почти 1,9 кг воды с квадратного метра, что выше, чем у большинства существующих аналогов.
При интенсивном солнце скорость испарения увеличивается до 4,48 кг/м² в час. Даже при работе с водой, где концентрация соли существенно превышает средние значения, система практически не теряет в производительности. Еще один плюс — способность к самоочистке.
После каждого цикла испаритель можно опустить в резервуар с водой, и соль с материала растворяется самостоятельно, что облегчает уход и продлевает срок службы.
Первые испытания выявили и недостатки: графен недостаточно крепко фиксировался в слое хлопка, из-за чего частично вымывался. Решением стало добавление гидрогелевой матрицы на основе поливинилового спирта и полиэтиленгликоля, которая надёжно удерживает графен, предотвращает солевые отложения и повышает прочность конструкции.
Разработанная технология может стать доступным и эффективным способом обеспечения чистой воды для районов с ее острым дефицитом, благодаря своей простоте, надежности и высокой производительности.
Учёные из Иваново создали дешёвый сверхпрочный материал для очистки воды. Авторы считают, что их подход позволяет адаптировать материал под разные задачи — например, для очистки воды, воздушных выбросов или других экологических целей.