حاليًا ، يعاني حوالي 1.2 مليار شخص في جميع أنحاء العالم من نقص في الماء وعواقبها الضارة على الصحة والغذاء والطاقة. من ناحية ، فإن النمو السكاني ، وزيادة التصنيع وذات احتياجات الطاقة الأكبر ، ومن ناحية أخرى ، فقدان ذوبان الثلوج ، والانكماش من الأنهار الجليدية ، وهلم جرا ، سيؤدي إلى تفاقم هذا الوضع في السنوات المقبلة. كما هو مقدر من قبل مجلس المياه العالمي ، سيرتفع عدد الأشخاص المتضررين إلى 3.9 مليار في العقود المقبلة.
واحدة من أكثر الأساليب الواعدة لتخفيف نقص المياه ، يمكن أن يزيد تحلية المياه من إمدادات المياه إلى ما هو متاح من الدورة الهيدرولوجية. يوفر تحلية مياه البحر بالفعل إمداداتًا ثابتة ومستمرة من المياه عالية الجودة التي لا تلحق الضرر بالنظم الإيكولوجية للمياه العذبة الطبيعية.
تضم مياه البحر إمدادات واسعة من المياه (97.5 ٪ من جميع المياه على هذا الكوكب). وبالتالي ، فإن نمو تركيب مرافق تحلية المياه في مياه البحر في العقد الماضي للتحايل على مشاكل نقص المياه في البلدان المجهدة بالمياه قد تقدم بسرعة. في عام 2016 ، تقدر الإنتاج العالمي للمياه حسب تحلية المياه بحوالي 38 مليار متر مكعب سنويًا ، أي مرتين مرتين من ذلك في عام 2008.
حتى الآن ، تم تنفيذ تحلية مياه البحر بشكل رئيسي عن طريق تقطير الفلاش متعدد المراحل والتناضح العكسي (RO). في الغالب في بلدان الخليج الفارسي القاحلة ، تؤدي محطات تحلية المياه على أساس التدفئة ثم تكثيف مياه البحر. يستهلك هذا النوع من مصنع تحلية المياه كميات كبيرة من الطاقة الحرارية والكهربائية ، وبالتالي تنبعث من غازات الدفيئة على نطاق واسع. بالإضافة إلى هذه النسخة غير الاقتصادية وغير الصديقة من محطات تحلية المياه ، فإن النوع الرئيسي من محطات تحلية المياه التي شيدت في العقدين الماضيين ، وكذلك تلك المخطط لها في المستقبل ، يعتمد على تقنية RO.
معزول أولاً في عام 2003 ، يحتوي الجرافين على خصائص كهربائية وبصرية وميكانيكية مختلفة من الجرافيت. يقول جروسمان: "إنه أقوى من الصلب ، وله خصائص غريبة فريدة من نوعها. يستخدم على مدار الخمسين عامًا الماضية.
[لقد أظهرنا أن مرشحات الجرافين المثقبة يمكنها التعامل مع ضغوط المياه في نباتات تحلية المياه بينما تقدم مئات المرات نفاذية أفضل "، يوضح غروسمان. [تمثل عملية ضخ مياه البحر من خلال المرشحات حوالي نصف تكاليف التشغيل لمصنع تحلية المياه. مع الجرافين ، يمكن أن نستخدم طاقة أقل بنسبة 15 في المائة لمياه البحر ونسبة تصل إلى 50 في المائة أقل من الطاقة للمياه الملوية. "
ميزة أخرى هي أن مرشحات الجرافين لا تصاب بالتعثر بالنمو الحيوي بمعدل ما يقرب من المعدل الذي يحدث مع مرشحات البولياميد. غالبًا ما تعمل محطات تحلية المياه في انخفاض الكفاءة بسبب الحاجة إلى تنظيف المرشحات بشكل متكرر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكلور المستخدم لتنظيف المرشحات يقلل من السلامة الهيكلية للبولي أميد ، مما يتطلب استبدالًا متكررًا. وبالمقارنة ، فإن الجرافين مقاوم للآثار الضارة للكلور.
وفقًا لـ Grossman ، يمكنك بسهولة استبدال مرشحات البولي أميد بفلاتر الجرافين في النباتات الموجودة. مثل مرشحات البولياميد ، يمكن تركيب مرشحات الجرافين على دعامات قوية من polysulfone ، والتي لها ثقوب أكبر تغلب الجسيمات.
ومع ذلك ، لا تزال هناك تحديات كبيرة في خفض التكاليف. أحرزت مجموعة Grossman تقدمًا جيدًا في إنشاء كميات عالية من الجرافين بتكلفة منخفضة بشكل معقول. ومع ذلك ، فإن التحدي الأكثر خطورة هو ثقوب موحدة فعالة من حيث التكلفة في الجرافين بطريقة قابلة للتطوير للغاية.
[يحتوي المصنع النموذجي على عشرات الآلاف من الأغشية ، التي تم تكوينها في أنابيب طويلة على طولها ، كل منها يحتوي على 40 مترًا مربعًا من الغشاء النشط ". `sa nonstarter."
إن الطريقة التقليدية لجعل الجرافين - منذ عزلته الأولى في عام 2003 ، تمانعك - هي تقشيرها بالمواد اللاصقة. [أنت تأخذ حرفيًا قطعة من الشريط الاسكتلندي إلى الجرافيت وأنت تقشر ، "يوضح غروسمان. مصنع."
هناك طريقة أخرى تتمثل في [تنمو "الجرافين من خلال تطبيق غازات فائقة الساخنة على رقائق النحاس. [يوفر الجرافين المتنامي أفضل جودة ، وهذا هو السبب في أن صناعة أشباه الموصلات مهتمة بها". هذه العملية ، ومع ذلك ، باهظة الثمن ومكثفة للطاقة.
بدلاً من ذلك ، تستخدم مجموعة Grossman نهجًا كيميائيًا بأسعار معقولة ، والذي ينتج جودة كافية لإنشاء أغشية تحلية المياه. يقول جروسمان: [لحسن الحظ ، لا يتطلب تطبيقنا أفضل جودة. من الجرافين بثمن بخس جدا وبسرعة. "
إن إنشاء مسام تمنع الملح ولكن تدع جزيئات الماء تمر تحديًا حادًا. السبب في تحلية المياه ممكنة في المقام الأول هو أنه عندما يتم نشر أيونات الملح ، تربط أيونات الملح بجزيئات الماء ، مما يخلق كيانًا أكبر. لكن الفرق في الحجم مقارنة بجزيء الماء المجاني لا يزال صغيرًا محبطًا.
[التحدي هو العثور على البقعة الحلوة لحوالي 0.8 نانومتر ، "يقول جروسمان. "
ثقب 0.8 نانومتر هو [أصغر مما تمكنا من صنعه بطريقة يمكن التحكم فيه مع أي مادة أخرى ، "يقول جروسمان.
تتابع مجموعة Grossman ثلاث تقنيات لصنع أغشية الجرافين النانوية ، وكلها تستخدم الطاقة الكيميائية والحرارية بدلاً من العمليات الميكانيكية. [إذا حاولت استخدام الطباعة الحجرية ، فسوف يستغرق الأمر سنوات "، يقول غروسمان. مع مادة بدون ثقوب ثم تمزيقها بعناية. "
تنتج التقنية الكيميائية لصنع الجرافين بالفعل أكسيد الجرافين ، والذي يعتبر غير مرغوب فيه لأشباه الموصلات ، ولكنه جيد للمرشحات. نتيجة لذلك ، تمكن الباحثون من تجنب الخطوة الصعبة لإزالة الأكسجين من أكسيد الجرافين. في الواقع ، وجدوا طريقة لاستخدام الأكسجين لصالحهم.
[من خلال التحكم في الطريقة التي يتم بها ربط الأكسجين في ورقة الجرافين ، يمكننا استخدام الطاقة الكيميائية والحرارية لحفر الثقوب بمساعدة الأكسجين "، كما يقول غروسمان.
مع استمرار مجموعة Grossman في العمل على التحدي المتمثل في تصنيع أوراق الجرافين ، يتطلع Grossman إلى الاستفادة من الفوائد الأخرى لمرشحات الجرافين للمساعدة في تقديم التكنولوجيا إلى السوق.
على الرغم من أن الجرافين يجب أن يحسن الكفاءة مع مياه البحر والمياه الأكثر سحراً والمياه الأوساخ المستخدمة في التكسير الهيدروليكي ، فمن المحتمل أن لاول مرة في النباتات التي تنظف المياه العشوائية ، مثلها في مصبات الأنهار. [اتضح أن النفاذية العالية حتى بعامل اثنين أو ثلاثة من شأنه أن يحدث فرقًا أكبر مع مياه عودية من مياه البحر ، "يقول جروسمان.
يمكن أن تتيح مرشحات الجرافين أيضًا بناء نباتات أصغر وأرخص. [مع الجرافين ، لديك المزيد من الخيارات في كيفية تشغيل المصنع ، "يقول غروسمان. [يمكنك تطبيق نفس الضغوط ولكن يمكنك الحصول على مزيد انخفاض تكلفة الطاقة ".
يلاحظ غروسمان أن الأمر قد يستغرق سنوات أو حتى عقودًا إلى الموقع والسماح لمصنع في المناطق الساحلية المكتظة بالسكان. [يقول جروسمان: "هناك الكثير من الجهد في كيفية بناء المصنع وحيث ستجد أرضًا كافية".
تم تصميم Lina Type Type Banbury Dispersion Kneader إلى Grephene ، ولدينا قسم الجرافين لدعم تكنولوجيا الماكينة.
اشترك في النشرة الإلكترونية:
الحصول على التحديثات، خصومات وعروض خاصة وجوائز كبيرة!
( 
مسح لزيارة
