یک پروتکل مبتنی بر انرژی خورشیدی جداسازی آب و روغن را حل می کند

3 نوامبر 2023 – توسط انتشارات آموزش عالی

تخلیه فاضلاب هسته ای از ژاپن نگرانی و عکس العمل کشورهای سراسر جهان را برانگیخته است. در نتیجه موضوع آلودگی دریا بار دیگر در کانون توجه قرار گرفته است. در میان مشکلات زیست محیطی دریایی سنتی، آلودگی نفتی یکی از جدی ترین انواع آن است.

به طور معمول، آلودگی نفتی از منابع مختلفی ناشی می شود، از جمله نشت نفت از کشتی ها، عملیات حفاری دریایی، و نشت از خطوط لوله نفت. نشت نفت، به ویژه، می تواند برای حیات دریایی محلی و اکوسیستم های دریایی مخرب باشد. روغن لجن غلیظی را در آب تشکیل می دهد که ماهی ها را خفه می کند، به پرهای پرندگان دریایی چسبیده می شود و نور گیاهان آبزی فتوسنتزی را مسدود می کند.

از سوی دیگر، صخره های مرجانی در یک محیط به شدت آلوده به نفت، حیات خود را از دست می دهند. این همچنین تأثیر منفی بر گردشگری و شیلات محلی خواهد داشت و در نتیجه زیان اقتصادی مستقیم و عظیمی را به همراه خواهد داشت.

یکی از راه‌های رسیدگی به این مشکل جدی، توسعه یک روش موثر جداسازی روغن برای حذف روغن از فاضلاب است. در گذشته، محققان چندین پروتکل جداسازی را پیشنهاد کرده اند. با این حال، پروتکل های سنتی معمولا بازده جداسازی پایین و مصرف انرژی بالایی دارند و اغلب باعث آلودگی ثانویه می شوند. بنابراین، استفاده از آنها برای کنترل آلودگی نفتی دریایی در مقیاس بزرگ مقرون به صرفه نیست. توسعه یک رویکرد جایگزین سازگار با محیط زیست، مقرون به صرفه و بسیار کارآمد ضروری است.

اکنون محققان چینی مفهوم کاملاً جدیدی را برای جداسازی مخلوط‌های نفت و آب با استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی ارائه کرده‌اند. با استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی، این پروتکل جدید می‌تواند مخلوط‌های دو فازی را با حداقل اثرات زیست‌محیطی جدا کند. علاوه بر این، اساساً روی هر سطح آب دریای آلوده به نفت با نور خورشید کار می کند، بنابراین محدودیت جغرافیایی دیگر مشکلی نیست.

سایر ویژگی های جالب عبارتند از توانایی تولید همزمان برق، راندمان بالای حذف روغن (بیش از 99٪) و پایداری طولانی مدت. با این نتایج عالی، تیم تحقیقاتی روشی سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه برای استخراج منابع از آب دریاهای آلوده به نفت را به ما نشان داده است.

سلاح مخفی آنها از یک جاذب چوبی با طراحی هوشمندانه می آید. انتخاب چوب یکی از عواملی است که این روش را بسیار مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست می کند. جاذب چوب کربنیزه است و قابلیت جذب نور عالی را نشان می دهد. برای ساخت دستگاه نهایی، تیم علاوه بر این از ساختار Janus استفاده کرده است که به طور گسترده در جداسازی روغن/آب استفاده شده است.

با بهره گیری از ساختار Janus، دستگاه آنها پایداری طولانی مدت بدون کاهش عملکرد ظاهری پس از چرخه های آزمایشی زیاد نشان می دهد. در آزمایشات استاندارد، جاذب چوب Janus آنها سرعت حذف روغن را حتی برای فاضلاب های روغنی با غلظت بسیار بالا نشان می دهد.

با نگاهی به آینده، مطالعات آتی این تیم شامل مطالعات موردی بیشتری می‌شود و عوامل بیشتری را در نظر می‌گیرد که بر روند جداسازی واقعی نفت از آب تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، شرایط آب و هوایی و عملکرد تبدیل فتوترمال. تیم تحقیقاتی گفت: «هنوز راه زیادی در پیش است.

این تحقیق در مجله Frontiers of Environmental Science & Engineering منتشر شده است.