Очистка и опреснение воды — процесс энергозатратный. Однако есть метод, который позволяет сделать его более экологичным и экономичным — преобразование воды в газовый гидрат, особое соединение воды и газа, внешне напоминающее лед, но образующееся при положительной температуре. Такой «лед» забирает в себя только чистую воду и сохраняет ее до «размораживания». На получение гидрата требуется более суток. Сотрудники подведомственного Минобрнауки России Института теплофизики имени С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН придумали, как сократить это время до одного часа.
Основными недостатками традиционных технологий опреснения и отчистки воды (многоступенчатой дистилляции, обратного осмоса) специалисты называют их высокую энергоемкость. Снизить затраты можно обратившись к более экологичному методу отчистки воды путем ее перевода в газогидратное состояние. Газовый гидрат — это особое соединение воды и газа, внешне напоминающее лед. При образовании он забирает в себя только чистую воду и сохраняет ее до «размораживания».
По словам ученых, широкому использованию такого метода отчистки мешает низкая скорость образования самих гидратов и сложность отделения синтезированной гидратной суспензии от материнского раствора. Для решения этих проблем сотрудники лаборатории процессов переноса в многофазных системах разработали способ получения газовых гидратов, основанный на циклическом процессе кипения и конденсации гидратообразующего газа в объеме воды.
Предлагаемый метод позволяет успешно получать гидрат массой более килограмма за один час на имеющемся лабораторном оборудовании.
«Такая скорость производства гидрата осуществляется за счет одновременного совмещения нескольких факторов: единовременный ввод большого объема газа (газ вводится в сжиженном состоянии), перемешивание, охлаждение реакционной смеси и отвод выделяющегося при гидратообразовании тепла за счет кипения гидратообразователя», — пояснил Антон Мелешкин, научный сотрудник Института теплофизики, автор разрабатываемого метода.
Пока исследования проводятся на моделирующем газе фреон 134а. Для образования гидрата из этого газа достаточно небольшого избыточного давления, не более 2 атмосфер, что позволяет визуально наблюдать за всеми происходящими процессами в установке и более точно выявлять ключевые аспекты разрабатываемого метода.
Полученные результаты уже позволяют начинать адаптировать разрабатываемый метод для очистки воды на безопасном для человеческого организма газе. Результаты исследований могут применяться не только в системах опреснения морской воды, но и для очистки загрязненной солями металлов сточных вод вблизи атомных и тепловых электростанций. При этом ученые отмечают, что полученный концентрированный солевой раствор может использоваться далее для выделения ценных компонентов в гидрометаллургии.
Результаты проекта, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в международном научном журнале первого квартиля.
По информации: Сделать гидрат за час: ученые придумали, как быстро и экономично очистить воду (minobrnauki.gov.ru)