Система очистки воды на основе плазмы

08.11.2018

Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле разработали новое устройство, которое использует плазменные струи и гидроксильные радикалы для очистки воды от трудно удаляемых бактерий и токсинов.

Многие из сегодняшних методов очистки воды требуют использования фильтров и химических веществ, которые нуждаются в регулярном пополнении или обслуживании. При этом миллионы людей живут в районах с ограниченным доступом к таким материалам, поэтому исследователи ищут новые варианты очистки воды с применением плазмы. Как правило, плазменная очистка воды - это дорогостоящий способ, но новый класс плазменных устройств может изменить это.

Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле изучали новый тип плазменного генератора для очистки воды. Новый генератор подает напряжение для ионизации газа при атмосферном давлении и создает много полезных побочных продуктов, включая гидроксильные радикалы, которые вызывают каскад реакций, очищающих воду.

В то время как термин "плазма" вызывает в воображении картинки очень горячих солнечных потоков, движущихся через пространство, методы очистки воды на основе плазмы используют ее свойство генерировать реактивные свободные радикалы, делая многие соединения в воде инертными. Плазма и последующие химические реакции выделяют энергию и химические вещества, которые могут убивать даже микроцистин, который вызывает цветение водорослей, скрывающихся в нашем водоснабжении.

В отличие от более распространенных плазменных очистителей на основе озона, новое устройство базируется на производстве гидроксильных радикалов. Этот метод, предполагают ученые, обойдет некоторые препятствия, которые не под силу озоновым аналогам, а именно высокое энергопотребление и избыточное выделение тепла.

Используя оптическую эмиссионную спектроскопию, исследователи сравнивали, как разные факторы играют роль в производстве большего количества гидроксильных радикалов в их плазменном устройстве. Например, увеличение напряжения, видимо, оказывает наибольшее влияние на конечный результат за счет увеличения частоты импульсов.

<< Назад: Океаны греются быстрее, чем предполагалось 09.11.2018

>> Вперед: Инновационная флэш-память 4D NAND 08.11.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Искусственный лист, улавливающий углекислый газ 01.02.2022 Инженеры из Университета Иллинойса в Чикаго создали систему для очистки воздуха от углекислого газа (CO2), которая потребляет меньше энергии, чем светодиодная лампочка мощностью 1 Вт, и улавливает в 100 раз больше CO2, чем другие "искусственные листья". И делает это в реальной среде. "Его можно масштабировать, модули можно добавлять или убирать для более точного соответствия потребностям и доступного использования в домах и классах, а не только в прибыльных промышленных организациях. Небольшой модуль размером с домашний увлажнитель может удалять более 1 кг CO2 в день, а четыре промышленных электродиализных стеллажа - более 300 кг CO2 в час", - сказал Минеш Сингх, доцент кафедры химического машиностроения в Инженерном колледже Университета Иллинойса в Чикаго и автор статьи. Американские исследователи поместили стандартную единицу искусственного фотосинтеза в прозрачную капсулу с водой и полупроницаемым внешним слоем. При попадании солнечного света на устройство, вода испарялась через "поры", а на ее место втягивался углекислый газ, который внутренний блок превращал в монооксид углерода. При этом CO можно добывать из устройства и использовать для производства синтетического топлива (делается из смеси CO и H2). Эта идея вполне могла бы заинтересовать Илона Маска. Были использованы недорогие материалы для интеграции электрически заряженной мембраны, которая действует как градиент воды и с сухой, и с влажной стороны. На сухой стороне органический растворитель присоединяется к захваченному углекислому газу и превращает его в концентрированный бикарбонат (пищевая сода), накапливающийся на мембране. По мере образования бикарбоната, отрицательно заряженные ионы притягиваются через мембрану к положительно заряженному электроду в растворе на водной основе на влажной стороне мембраны. Жидкость растворяет бикарбонат обратно в углекислый газ. Электрический заряд используется для ускорения переноса бикарбоната через мембрану. Размер этой системы - с обычный городской рюкзак. Ее скорость захвата углерода по сравнению с площадью поверхности, необходимой для реакций - 3,3 ммоль в 1 час на 4 см2. Это более чем в 100 раз лучше, чем у других систем. При этом для питания реакции нужно 0,4 кДж/час электроэнергии. Авторы рассчитали, что стоимость 1 тонны углекислого газа будет 145 долл., что соответствует рекомендациям Министерства энергетики (200 долл. за тонну).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025