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預測中的廢水污染 嘗試一把太陽傘


來源:   時間:2020-01-07 18:26:36


在許多行業中,蒸發池通常用于處理廢水,蒸發池占地幾英畝,占地大,并經常對鳥類和其他野生動植物構成風險。但是,它們是處理污染水的一種經濟方法,因為它們利用了陽光下的自然蒸發,可以將大量的臟水減少為更少量的固體廢物。www.bizleader.cn

預測中的廢水污染 嘗試一把太陽傘

現在,能源部勞倫斯·伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)的研究人員已經展示了一種利用太陽能并利用水的固有特性使蒸發速率增加一倍的方法。由伯克利實驗室科學家Akanksha Menon和Ravi Prasher領導的這項研究今天在《自然可持續性》雜志上進行了報道。

蒸發池用于發電廠,海水淡化廠,石油和天然氣工業,也用于鋰提取,其中將富含鋰的鹽水抽入巨大的人造鹽池中。它們在氣候適宜的中國,澳大利亞,歐洲,中東和美國部分地區(干旱或半干旱,日照充足的國家)很常見,這些池塘的大小可達到數百個足球場的大小。領域,其中許多并排。

專家Prasher表示:“這是我們要解決的一個大社會問題。要處理廢水或提取有價值的鹽(如鋰),您希望以可擴展的方式顯著提高蒸發速率。”在熱能領域也擔任伯克利實驗室能源技術領域的副主任。“如果我們能這樣做的話,可以通過減少所需土地的數量來減少對環境的影響。”

為了最大程度地從工業廢水和淡化鹽水中回收水,人們一直在努力實現“零液體排放”,以便最終廢物為固體。該過程涉及一系列處理步驟,最后一步通常是蒸發池。伯克利實驗室博士后研究員梅農(Menon)指出,已經提出了許多想法來利用太陽能來加快蒸發速度。

她說:“過去五年中已經發表了幾篇論文。”“由于蒸發是一種表面現象,因此大多數涉及像黑色海綿一樣漂浮在水面上的吸收日光的結構,以使熱量局部化。”

不幸的是,這種多孔結構往往被試圖分離的污染物所堵塞。梅農說:“因此,隨著時間的流逝,浮動吸收器的性能急劇下降。”“有時候,鹽會粘在表面上,并反射而不是吸收陽光。”

改變太陽光的波長

伯克利實驗室的研究人員正在尋找可以避免此類問題的解決方案。梅農說:“我們發現,如果看看水的性質,它在中紅外波長范圍內具有很強的吸收能力。”“如果將中紅外光照射到水上,它會強烈吸收水,從而將所有熱量保留在非常薄的一層中。”

該團隊決定制造一種他們喜歡的“輻射變壓器”的設備,該設備從400至1,500納米范圍內的日光中吸收能量,并將其轉換為中紅外范圍內的3,000納米或更大。

伯克利實驗室的科學家在實驗室中使用飽和食鹽溶液演示了這一概念。在他們的實驗中,他們的原型設備使蒸發速率比自然蒸發提高了100%以上。他們補充說,通過優化散熱設計,有可能使蒸發量增加160%。

他們的光熱裝置是一種平板,可以在一側選擇性地吸收太陽能,而在另一側則發出中紅外能量。該裝置位于蒸發池中水面上方,就像一把雨傘一樣。梅農說:“一個地點可能有許多這樣的太陽傘,很可能坐在帳篷柱上,離水約一英尺左右。”

研究人員指出,這種太陽傘還可以在海水淡化廠中發揮作用,海水淡化廠正在成為全球不斷增長的用水需求的解決方案,但副產物(濃鹽水)的處置仍然是一個問題。伯克利實驗室領導國家水創新聯盟(NAWI),該聯盟于今年早些時候被能源部授予了價值1億美元的能源-水淡化中心。

Prasher說:“如果要進行大規模海水淡化,最大的挑戰之一就是如何提出可擴展的技術。”“這可能是一種高度可擴展的零液體排放技術,該技術不需要任何能量,因為它基于太陽能。”

普拉舍爾說,車隊接下來要追求兩個方向。首先是對脫鹽工廠的鋰提取和零液體排放進行技術經濟分析,以更好地了解成本。第二個目的是考慮用聚合物或其他材料制成設備,以進一步降低成本。

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