צמצום צריכת המים המתוקים של תחנות כוח עם מסנן סיליקה חדש

860-1 Videoconference with Supreme Master Ching Hai, Multi-subtitles (יולי 2019).

Anonim

תחנות כוח מציבות מים מתוקים יותר מכל צרכן אחר בארצות הברית, המהווה יותר מ -50% מהשימוש במים מתוקים באומה בכ -500 מיליארד גלונים ביום.

כדי לעזור להציל את זה מים, חוקרים במעבדות Sandia הלאומי פיתחו מסנן סיליקה חדש עבור תחנת הכוח מים הקירור כי מקטין את כמות תחנות כוח מים מתוקים צורכים על ידי הגדלת מספר פעמים קירור מים מגדל ניתן לעשות שימוש חוזר ו ממוחזר.

"יש לנו כמות מוגבלת של מים במדינה הזאת להשתמש עבור כל דבר, החל מים לשתייה לגידול בעלי חיים, ואת האוכלוסייה העולמית הביקוש גדל", אמר גיאדיה Sandia פאט בריידי. "אם אתה יכול למחזר את המים המשמשים תחנות כוח, זה משחרר הרבה יותר מים לשימוש ביתי אישי."

בעוד תחנות כוח כבר למחזר מים מתוקים, מספר פעמים אצווה של מים ניתן לעשות שימוש חוזר מוגבל על ידי כמות של סיליקה כי בונה עם כל מחזור. סיליקה היא חומר נפוץ, טבעי המתרחש במים מתוקים עם מסיסות מוגבלת, והוא נוטה להרכיב קשקשים על טורבינות, דוודים, מחליפי חום, צינורות העברת וציוד אחר. הצטברות זו בעייתית משום שהיא עלולה לשבש את תפקוד הציוד והיא יקרה למניעתה. העלות לטיפול ולמיחזור מים המשמשים בתחנות כוח מוערכת פי 1.5 עד פי 2 מעלות המים המתוקים, לעתים קרובות בגלל המחיר הגבוה של שיטות סיליקה קיימות.

"כאשר יש לך הצטברות סיליקה, העברת חום היא בעיה, סתימה היא בעיה וקורוזיה היא בעיה, " אמרה כימיה Sandia טינה Nenoff. "אז, הפרויקט שלנו התמקד במציאת אנרגיה וחסכונית חומר תהליך כדי להסיר סיליקה ממים תעשייתיים."

חוקרים מעבדות סנדיה, משמאל לימין, טינה ננוף ופאט בריידי ומנכ"ל הפוסט-דוקטורט לשעבר קורוש סאסאן למדו כיצד hydrotalcite יכול לסנן סיליקה מתוך המים במגדל הקירור בתחנות כוח.

הסרת סיליקה עם מסנן מיוחד

Nenoff עבדה עם hydrotalcite, חומר מרובד עשוי hydroxide אלומיניום, מאז תחילת שנות ה -2000, כאשר היא למדה שיטות התפלה עלות נמוכה, וחשב החומר יכול להיות מסנן יעיל עבור סיליקה.

במחקר שפיתחו מעבדת המחקר והפיתוח של שנתיים, ננוף, בריידי וצוות המחקר שלהם יצרו מסננים מיוחדים, כדורי אבקות העשויים מהידרואלציט כדי לבחון את יכולתו של החומר לסנן עבור סיליקה. כפי שתועד במאמר שפורסם לאחרונה ב Journal of פסולת תהליך הנדסה, הם מצאו hydrotalcite יכול להסיר כ -90 אחוזים של צבר סיליקה במים ממוחזרים לשימוש חוזר במשך חמישה או יותר מחזורים. זה היכולת לעשות שימוש חוזר מסנן למחזר את המים מגדל קירור יכול לחסוך גם כסף ומשאבים טבעיים.

"דמיין גלולות של הידרוליטסיט או אבקה כמו זו שנמצאת במסנן מי שתייה, "אמר ננוף. "המים זורמים דרך או מעל החומר במהלך תהליך הסינון, ואת סיליקה מן המים crystalizes ונשאר בתוך המסנן בעוד מים נקיים זורם החוצה."

צוות המחקר עיצב את החומר hydrotalcite לשמש כדי לסנן מים מגדל הקירור בתחנות כוח. במהלך תהליך הקירור, חלק מהמים מתאדים והמינרלים במים, כולל סיליקה, צוברים כל מחזור.

"כשחוממים את המים וחלק מהם מתאדים, הסיליקה וחומרים אחרים במים הופכים מרוכזים יותר", אמר בריידי. "עכשיו, ייתכן שתוכל להשתמש במים במשך כמה מחזורים לפני שהוא הופך להיות מרוכז מדי, אבל אנחנו מכוונים 10 או יותר מחזורים כך תחנות כוח יכול לקצץ בשימוש במים."

מן המעבדה כדי יישום העולם האמיתי

בנוסף ללימוד החומר והאפקטיביות שלו, הצוות רצה לקבוע כיצד לסדר בצורה הטובה ביותר את החומר סינון חדש אז זה יהיה קיימא עבור פעולות בקנה מידה גדול בתחנות כוח. סטודנטים במחלקה להנדסה אזרחית באוניברסיטת ניו מקסיקו, שעבדו בהנחייתו של הפרופסור קרי האו, ביצעו ניתוח סולם על החומר, וחוקרים באוניברסיטת ליברמור שבקליפורניה, ביצעו אנליזה טכנו-כלכלית כדי להעריך את העלות והאנרגיה חיסכון עבור יישומים בעולם האמיתי.

"המדידות שאנחנו עושים כאן הן בכוסות בגודל של כוס קפה, אבל כאשר אתה במתקן כמו תחנת כוח המשתמשת מיליון גלונים ביום, אתה רוצה לדעת אם hydrotalcite יהיה יעיל ברמה זו, " אמר בריידי.

צוות המחקר השתמש בגישה רב תחומית ומנתח כדי להדריך את הניסויים שלהם כדי למצוא את הטיפול הטוב ביותר של hydrotalcite עבור עלות ואנרגיה שימוש יעיל בתעשייה.

"הרבה בתעשייה כבר יש תהליך סיליקה סילוק שעובד, אבל זה לא יכול לעבוד טוב", אמר Nenoff. "כתוצאה מפרוייקט זה, נוכל לתת להם את העלות המשוערת ואת החיסכון באנרגיה, ואפילו חיסכון מתמשך החיים כי hydrotalcite יכול לספק מעל השיטה הנוכחית שלהם.זה סוג של מודלים וניתוח מספק תמריץ יותר לקחת את סיכון ליישום שיטה חדשה ".

הצוות פרסם שלושה מאמרים בכתב העת וקיבל פטנט זמני עבור המסנן.

menu
menu