Очищать воду серией взрывов предложили сибирские исследователи
Томские ученые нашли способ очищать промышленные сточные воды и питьевую воду от вредных примесей путем взрывного разрушения капель.
Разработанная исследователями Томского политехнического университета технология позволит быстро и качественно очищать воду даже с очень высоким содержанием примесей, отмечает пресс-служба вуза.
«По данным ООН, дефицит пресной воды на планете уже составляет 230 млрд м³/год, — рассказывает профессор ТПУ Павел Стрижак. — Более 1,8 млрд человек в качестве питьевой используют загрязненную воду. К 2030 году 47% мирового населения будут жить под угрозой водного дефицита. В таких условиях развитие эффективных технологий нейтрализации вредных примесей, в первую очередь промышленных стоков, является особенно важным».
Процесс очистки проходит в несколько этапов. Сначала грязную воду преобразуют в эмульсии и суспензии. Для создания эмульсий в воду добавляют нерастворимые в воде жидкости, а для суспензий — твердые вещества, которые распределяются в воде в виде мелких частиц во взвешенном состоянии.
Далее эмульсии и суспензии впрыскиваются в нагревательную камеру, в которой каждая содержащая примеси капля нагревается до температуры 300–500 °C. При нагревании возникает перепад давления на границе разнородных компонентов капли (в эмульсии — двух жидкостей, а в суспензии — жидкости и твердых частиц). Перепад давления приводит к взрывному разрушению межфазных границ. Из исходной капли образуется аэрозоль — множество капель, некоторые из которых при нагревании тоже взрываются и измельчаются. Эти процессы протекают в виде цепных реакций. Таким образом ученым удается быстро разделить примеси и воду.
«По сравнению с известными достижениями зарубежных исследователей нам удалось реализовать устойчивое взрывное дробление капель именно для группы существенно неоднородных по составу и по структуре жидкостей, — подчеркнул Павел Стрижак. — Полученные результаты являются основой для разработки технологии очистки воды при малых затратах времени и энергии».
Новый метод можно использовать для очистки технологических вод на промышленных предприятиях, так как он экономически оправдан при сочетании нескольких загрязняющих примесей. Технология позволит использовать вторичные энергоресурсы, например, тепло дымовых газов котельной можно будет утилизировать в водоочистной установке.
Результаты исследований опубликованы в International Journal of Thermal Sciences.
Видеофрагменты экспериментов, иллюстрирующие три режима кипения и распада исследуемых капель (воды и керосина). Пресс-служба ТПУ