Изображения, загруженные с веб-сайта пресс-службы Массачусетского технологического института, доступны некоммерческим организациям, средствам массовой информации и общественности в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons с указанием авторства и отсутствием производных материалов.Вы не можете изменять предоставленные изображения, если они не были обрезаны до нужного размера.При воспроизведении изображений необходимо использовать кредит;если его нет в списке ниже, соедините изображение с «MIT».
Исследователи Массачусетского технологического института разработали портативное опреснительное устройство весом менее 10 кг, которое удаляет частицы и соли для получения питьевой воды.
Устройство размером с чемодан потребляет меньше энергии, чем зарядное устройство для телефона, а также может питаться от небольшой портативной солнечной панели, которую можно купить в Интернете примерно за 50 долларов.Он автоматически производит питьевую воду, превосходящую стандарты Всемирной организации здравоохранения.Технология упакована в удобное для пользователя устройство, работающее нанажатие кнопки.
В отличие от других портативных генераторов воды, которым требуется прохождение воды через фильтр, это устройство использует электричество для удаления частиц из питьевой воды.Замена фильтра не требуется, что значительно снижает потребность в долгосрочном обслуживании.
Это может позволить развернуть подразделение в отдаленных районах с крайне ограниченными ресурсами, таких как населенные пункты на небольших островах или на борту морских грузовых судов.Его также можно использовать для помощи беженцам, спасающимся от стихийных бедствий, или солдатам, участвующим в длительных военных операциях.
«Это действительно кульминация 10-летнего пути для меня и моей команды.На протяжении многих лет мы работали над физикой различных процессов опреснения, но помещали все эти достижения в коробку, строили систему и делали это в океане.Для меня это был очень полезный и ценный опыт», — сказал старший автор Чонъюн Хан, профессор электротехники, информатики и биоинженерии и член Исследовательской лаборатории электроники (RLE).
К Хану присоединились первый автор Юнгё Юн, научный сотрудник RLE, Хёкджин Дж. Квон, бывший научный сотрудник, Сунгку Кан, научный сотрудник Северо-Восточного университета, и Командование по развитию боевых возможностей армии США (DEVCOM) Эрик Брак.Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Environmental Science & Technology.
Юн объяснил, что коммерческим портативным опреснительным установкам обычно требуются насосы высокого давления для подачи воды через фильтры, которые сложно миниатюризировать без ущерба для энергоэффективности установки.
Вместо этого их устройство основано на методе, называемом поляризацией ионной концентрации (ICP), который группа Хана впервые применила более 10 лет назад.Вместо фильтрации воды процесс ICP применяет электрическое поле к мембране, расположенной над и под водным путем.Когда положительно или отрицательно заряженные частицы, в том числе молекулы солей, бактерии и вирусы, проходят через мембрану, они отталкиваются от нее.Заряженные частицы направляются во второй поток воды, который в конечном итоге выбрасывается.
Этот процесс удаляет растворенные и взвешенные твердые частицы, позволяя чистой воде проходить через каналы.Поскольку для этого требуется только насос низкого давления, ICP потребляет меньше энергии, чем другие технологии.
Но ICP не всегда удаляет всю соль, плавающую в середине канала.Поэтому исследователи применили второй процесс, называемый электродиализом, для удаления оставшихся ионов соли.
Юн и Кан использовали машинное обучение, чтобы найти идеальное сочетание модулей ИСП и электродиализа.Оптимальная установка состоит из двухэтапного процесса ИСП, при котором вода проходит через шесть модулей на первом этапе, затем через три модуля на втором этапе, после чего следует процесс электродиализа.Это сводит к минимуму потребление энергии и обеспечивает самоочистку процесса.
«Хотя это правда, что некоторые заряженные частицы могут быть захвачены ионообменной мембраной, если они захвачены, мы можем легко удалить заряженные частицы, просто изменив полярность электрического поля», — объяснил Юн.
Они уменьшили и спрятали модули ИСП и электродиализа, чтобы повысить их энергоэффективность и позволить им поместиться в портативные устройства.Исследователи разработали устройство, позволяющее неспециалистам запускать процесс автоматического опреснения и очистки всего с помощью одногокнопка.Как только соленость и количество частиц падают ниже определенных пороговых значений, устройство уведомляет пользователей о том, что вода готова для питья.
Исследователи также создали приложение для смартфона, которое управляет устройством по беспроводной сети и сообщает в режиме реального времени данные о потреблении энергии и солености воды.
После лабораторных экспериментов с водой различной степени солености и мутности (мутности) устройство было испытано в полевых условиях на бостонском Карсон-Бич.
Юн и Квон поставили коробку на берег и опустили кормушку в воду.Примерно через полчаса устройство наполнило пластиковый стаканчик чистой питьевой водой.
«Было очень волнительно и удивительно, что все прошло успешно даже при первом запуске.Но я думаю, что главная причина нашего успеха — это накопление всех этих небольших улучшений, которые мы сделали на этом пути», — сказал Хан.
Получаемая вода превосходит стандарты качества Всемирной организации здравоохранения, а установка снижает количество взвешенных веществ как минимум в 10 раз.Их прототип производит питьевую воду со скоростью 0,3 литра в час и потребляет всего 20 ватт-часов на литр.
По словам Хана, одной из самых больших задач при разработке портативной системы является создание интуитивно понятного устройства, которым сможет пользоваться каждый.
Юн надеется коммерциализировать эту технологию через стартап, который он планирует запустить, чтобы сделать устройство более удобным для пользователя и повысить его энергоэффективность и производительность.
В лаборатории Хан хочет применить уроки, которые он извлек за последнее десятилетие, для решения проблем качества воды, помимо опреснения, таких как быстрое обнаружение загрязняющих веществ в питьевой воде.
«Это, безусловно, захватывающий проект, и я горжусь прогрессом, которого мы достигли на данный момент, но предстоит еще много работы», — сказал он.
Например, хотя «разработка портативных систем, использующих электромембранные процессы, является оригинальным и интересным направлением автономного мелкомасштабного опреснения воды», последствия загрязнения, особенно если вода имеет высокую мутность, могут значительно увеличить требования к техническому обслуживанию и затраты на электроэнергию. , - отмечает Нидал Хилал, профессор-инженер и директор Центра водных исследований Абу-Даби при Нью-Йоркском университете, который не принимал участия в исследовании.
«Еще одним ограничением является использование дорогих материалов», — добавил он.«Будет интересно увидеть подобные системы с использованием недорогих материалов».
Исследование частично финансировалось Солдатским центром DEVCOM, Лабораторией водных и пищевых систем Абдула Латифа Джамиля (J-WAFS), Программой постдокторских стипендий Северо-Восточного университета в области экспериментального искусственного интеллекта и Институтом искусственного интеллекта Ру.
По словам Иэна Маунта из Fortune, исследователи из Лаборатории исследований электроники Массачусетского технологического института разработали портативный опреснитель, который может превращать морскую воду в безопасную питьевую воду.Маунт пишет, что ученый-исследователь Джонгюн Хан и аспирант Брюс Кроуфорд основали Nona Technologies для коммерциализации продукта.
Исследователи Массачусетского технологического института «разработали свободно плавающее опреснительное устройство, состоящее из нескольких слоев испарителей, которые рекуперируют тепло от конденсации водяного пара, повышая его общую эффективность», — сообщает Нил Нелл Льюис из CNN.«Исследователи предполагают, что его можно сконфигурировать как плавучую панель в море, подавать пресную воду на берег или спроектировать для обслуживания одного домохозяйства, используя его в резервуаре с морской водой», — написал Льюис.
Исследователи Массачусетского технологического института разработали портативное опреснительное устройство размером с чемодан, которое может превращать соленую воду в питьевую.нажатие кнопки, сообщает Елизавета М. Брэндон из Fast Company.Устройство может стать «незаменимым инструментом для людей на отдаленных островах, морских грузовых судах и даже в лагерях беженцев, расположенных вблизи воды», — написал Брэндон.
Репортер Motherboard Одри Карлтон пишет, что исследователи Массачусетского технологического института разработали «портативное устройство для опреснения воды без фильтра, которое использует генерируемые солнечной энергией электрические поля для отклонения заряженных частиц, таких как соль, бактерии и вирусы».Дефицит является растущей проблемой для всех из-за повышения уровня моря.Мы не хотим мрачного будущего, но хотим помочь людям подготовиться к нему».
Новое портативное опреснительное устройство на солнечной энергии, разработанное исследователями Массачусетского технологического института, может производить питьевую водунажатие кнопки, по словам Тони Хо Трана из The Daily Beast.«Устройство не зависит от каких-либо фильтров, как обычные водогенераторы», — написал Тран.«Вместо этого он подвергает воду электрическому току, чтобы удалить из воды минералы, такие как частицы соли».