Разработан ионный насос, удаляющий соль из воды без химических реакций

Исследователи Калифорнийского университета в Ирвайне и Тель-Авивского университета создали ионный насос нового типа, способный извлекать соль и тяжёлые металлы из воды с помощью кратковременных низковольтных электрических импульсов. Устройство не содержит движущихся частей, не требует топлива и не использует химических реагентов. В ходе лабораторных испытаний насос продемонстрировал удаление 50 процентов солей из обрабатываемой воды.

Конструкция устройства основана на нанопористой мембране, расположенной между двумя ультратонкими металлическими слоями. При подаче электрического сигнала, который быстро включается и выключается, металлические поверхности заряжаются и разряжаются асимметрично. Возникающий дисбаланс заставляет ионы перемещаться в одном направлении — этот принцип в физике называется эффектом храповика. Профессор химии Калифорнийского университета в Ирвайне Шейн Ардо пояснил, что сочетание структурной асимметрии мембраны и особых наноразмерных свойств границ раздела между металлом и электролитом обеспечивает устойчивый поток частиц.

При тестировании учёные соединили насос с ионоселективными мембранами и сформировали специализированный ионный контур. Система извлекала соль в отдельную ячейку и поддерживала стабильный поток ионов даже при воздействии внешних противодействующих сил. Всё это достигалось при минимальном напряжении без энергоёмких электрохимических процессов, характерных для существующих методов опреснения.

Помимо удаления солей, технология позволяет точечно извлекать токсичные тяжёлые металлы, в том числе свинец, в концентрациях до нескольких частей на миллиард. При этом полезные для человека минералы остаются в воде. Гидеон Сегев, доцент кафедры электротехники Тель-Авивского университета, отметил, что область применения разработки выходит за рамки очистки воды. Технология может использоваться для извлечения лития из морской воды, переработки аккумуляторных материалов и создания биомедицинских устройств.

Источник: Interesting Engineering