Thứ năm, 02/05/2024 | 10:57 - GMT+7
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tạo ra các thiết kế khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) mới, có hiệu suất năng lượng cao hơn nhiều so với kỹ thuật hiện nay.
10/11/2017 - 14:12Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tạo ra các thiết kế khử mặn bằng công nghệ thẩm thấu ngược (RO) mới, có hiệu suất năng lượng cao hơn nhiều so với kỹ thuật hiện nay. Thay vì duy trì hoạt động ổn định của dòng chảy theo tiêu chuẩn, hai cấu hình được đề xuất thay đổi độ mặn của nước theo thời gian và đặc biệt khử mặn theo “mẻ”. Phương pháp xử lý theo mẻ có thể làm giảm mạnh lượng năng lượng mà các hệ thống khử mặn tiêu thụ trong tương lai.
David Warsinger, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: "Trong các hệ thống RO truyền thống, toàn bộ hệ thống được duy trì áp lực ổn định ở mức cao để đạt hiệu suất thu hồi nước như mong đợi”. Cụ thể, nước mặn (dung dịch nguyên liệu) được bơm qua một lớp màng cho phép nước chảy qua nhưng giữ lại muối và các tạp chất. Khi nước thẩm thấu qua màng, dung dịch muối trở nên đậm đặc hơn do đó cần bổ sung thêm áp lực để đẩy nước khỏi dung dịch muối đậm đặc.
"Phương pháp xử lý nửa mẻ, hay còn được gọi là thẩm thấu ngược mạch kín hoặc CCRO, tái chế chất cô đặc thành dung dịch nguyên liệu. Do đó, dung dịch trở nên cô đặc theo thời gian và áp suất trong hệ thống có thể tăng lên từng bước khi cần", Warsinger cho biết thêm.
Phương pháp xử lý nguyên mẻ như đề xuất của nhóm nghiên cứu có thể làm tăng hiệu suất thậm chí cao hơn bằng cách sử dụng một bể chứa khép kín làm giảm sự hòa trộn giữa chất cô đặc tái chế và nguyên liệu. Nghiên cứu sinh Emily Tow, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Sự hòa trộn này tạo ra entropy làm giảm hiệu suất. Các mô hình của chúng tôi cho thấy việc giảm hòa trộn trong công nghệ RO khử mặn theo mẻ đã cải thiện 20% hiệu suất năng lượng so với CCRO. So với các hệ thống RO thông thường, cấu hình theo mẻ tiết kiệm 64% năng lượng".
Bí quyết ở đây là thời gian. Cấu hình đề xuất có thể tăng áp lực theo thời gian để theo dõi chính xác áp lực thẩm thấu của mẻ nước mặn cô đặc. Để bảo toàn năng lượng, cấu hình mới sử dụng một phần của môđun RO làm bể chứa, trong khi cấu hình còn lại sử dụng bộ trao đổi áp lực cho phép áp suất khí quyển lưu trữ nước mặn.
Warsinger cho biết: "Hệ thống theo mẻ bắt đầu hoạt động với lượng dung dịch muối ổn định trong một bình tuần hoàn và đẩy dung dịch nhiều lần qua màng RO để thu gom nước sạch. Với mỗi lần di chuyển qua màng, nồng độ của dung dịch còn lại tăng lên, làm tăng áp lực của hệ thống đến áp lực thẩm thấu. Sự gia tăng áp lực dần dần loại bỏ năng lượng dư thừa cần để duy trì hoạt động liên tục của toàn bộ hệ thống ở áp lực cao".
Nhóm nghiên cứu đã dự báo những ứng dụng tiềm năng của hệ thống này cho ngành công nghiệp trong tương lai gần. Với hiệu quả năng lượng cao và chi phí bảo dưỡng thấp, hệ thống phù hợp với những khu vực không kết nối với lưới điện và có thể hoạt động không cần máy phát điện di động hoặc điện mặt trời.
Ngọc Diệp (Theo https://techxplore.com)
Các nhà hoạch định chính sách và chuyên gia công nghệ đến từ 15 quốc gia, vùng lãnh thổ khu vực châu Á-Thái Bình Dương cùng thảo luận các vấn đề về phát triển trí tuệ nhân tạo tại AI Connect II.
